WO2024033112A1 - Separator zum separieren eines mediums - Google Patents

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WO2024033112A1
WO2024033112A1 PCT/EP2023/070963 EP2023070963W WO2024033112A1 WO 2024033112 A1 WO2024033112 A1 WO 2024033112A1 EP 2023070963 W EP2023070963 W EP 2023070963W WO 2024033112 A1 WO2024033112 A1 WO 2024033112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
setpoint
drive
rotor
pump
drive motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070963
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph MEYER-ROHEN
Original Assignee
Vogelsang Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vogelsang Gmbh & Co. Kg filed Critical Vogelsang Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2024033112A1 publication Critical patent/WO2024033112A1/de

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/023—Stationary screen-drums

Definitions

  • the invention relates to a separator device, comprising a pump with a pump drive, a separator unit for separating a medium into a thin phase and a thick phase and a drive motor for driving the separator unit.
  • Separator devices known from the prior art are, for example, pressure sorters, which are suitable for fractionating solids from a medium.
  • pressure sorters have a sieve body that divides the pressure sorter into an inlet space and an accept material space. The sieve body either rotates itself or is stationary. If the sieve body is stationary, the pressure sorter has a rotor driven by a motor, so that the inlet space is delimited on the one hand by the sieve body and on the other hand by the rotor.
  • the medium which enters the inlet space flows against the sieve body, the sieve body having openings which allow the filtrate to pass into the accept material space and retain the concentrate or the impurity in the inlet space.
  • the fundamental problem is that the openings of the screen body can become clogged, and fiber fleeces can also form on the inlet side of the screen body. Solutions are therefore known from the prior art which cause the medium to be backwashed from the accept material space into the inlet space and thus counteract clogging of the openings of the sieve body.
  • profile elements on the peripheral surface of the rotor which have a first flank for accelerating the medium in the direction of rotation and a second flank for sucking liquid back from the accept material space through the sieve body into the inlet space.
  • the document EP 0 646 199 B1 discloses a control of a frequency converter according to differential pressures which prevail between the inlet side of the sieve body and the other side of the sieve body, the frequency converter being connected upstream of the motor that drives the rotor.
  • This regulation results from the consideration that the strength of the formation of fiber fleece on the inlet side of the screen depends on the rotor speed and the strength of the formation of fiber fleece in turn influences the size of the pressure difference.
  • the disclosed regulation enables the sieve body to be kept free.
  • EP 0 646 199 B1 neglects the fact that the pressure difference between the inlet side of the sieve body and the other side of the sieve body also depends, among other things, on the volume flow and the viscosity of the inflowing medium.
  • EP 0 646 199 B1 only takes into account the formation of fiber fleece as a disturbance variable. Consequently, controlling the frequency converter can only partially influence the separation result.
  • the separation result is usually defined by the highest possible viscosity of the concentrate. It is therefore desirable that the viscosity of the concentrate can be adjusted and kept constant. With the control disclosed in EP 0 646 199 B1, it is not possible to adjust the viscosity of the concentrate.
  • the aim of the invention is therefore to separate a medium into a thin phase and a thick phase, whereby the viscosity of the thick phase can be adjusted and kept constant.
  • a separator device comprising a pump with a pump drive, a separator unit for separating a medium into a thin phase and a thick phase and a drive motor for driving the separator unit.
  • the separator unit comprises a housing which has at least one input for the medium, has at least a first outlet for the thin phase and at least a second outlet for the viscous phase.
  • a stationary sieve body which separates an interior of the separator unit into a sieve chamber and a filtration chamber, and a rotor driven by the drive motor are arranged within the sieve body.
  • a control device is coupled to the pump drive of the pump and the drive motor.
  • the control device has a detection unit for detecting an actual value of a drive value of the drive motor, a comparator unit for determining a deviation between the actual value and a setpoint value of the drive value, and a control element for generating an output signal based on the deviation and for outputting the output signal to the pump drive. If the actual value is below the setpoint, the output signal causes the pump drive to reduce the pump speed. If the actual value is above the setpoint, the output signal causes the pump drive to increase the pump speed.
  • the invention is based on the knowledge that the viscosity of the viscous phase depends, among other things, on the feed volume flow of the input medium.
  • the residence time of the medium in the sieve chamber can be regulated based on the feed volume flow. The shorter the residence time (high volume flow), the less time the sieve body has to drain the medium; As a result, the medium in the sieve chamber is less thickened. The longer the residence time of the medium in the sieve chamber, the more time the sieve body has to drain the medium and consequently the medium becomes more thickened.
  • the invention makes use of the connection that the viscosity of a medium located in an annular gap between an inner, rotating cylinder and an outer, stationary cylinder is proportional to the torque of the inner cylinder.
  • a drive value of the drive motor can be used as a control variable for regulating the pump speed, which is proportional to the viscosity of the medium or to the torque of the drive motor that drives the rotor.
  • the motor current (synchronous motor) or the slip (asynchronous motor) can be proportional to the torque of the drive motor.
  • the drive value of the drive motor is the motor current of the drive motor. It is therefore particularly preferred that the detection unit detects an actual value of the motor current of the drive motor, and that the comparator unit compares the actual value with a setpoint of the motor current of the drive motor and indicates a result of the comparison.
  • the viscosity of the viscous phase can be adjusted independently of fluctuations in the material properties of the medium.
  • the separator device has a user interface with a setting unit for setting the setpoint. Due to the proportionality between the drive value and the viscosity, the setpoint can be set in relation to a desired viscosity. In the event that the viscosity of the thick phase to be set or desired is to be comparatively low, a comparatively low target value can be set. In the event that the viscosity of the viscous phase to be set should be comparatively high, a comparatively high target value can be set. In order to set the target value, it is therefore not a prerequisite that absolute values of the desired viscosity are known.
  • the setting unit has a first setting button for increasing the setpoint. This allows the setpoint to be increased if the viscosity of the thick phase is to be increased. It is preferred that the setpoint can be increased in uniform steps, for example in decadal steps or in decimal steps. But other step distances are also possible.
  • the setting unit preferably has a second setting button for reducing the setpoint.
  • This allows the setpoint to be reduced if the viscosity of the thick phase is to be reduced.
  • the setpoint can be reduced in uniform steps, e.g. B. in decadal steps or in decimal steps. But other step distances are also possible.
  • the setting unit has a slider.
  • the slider can be analog or digital.
  • the slider preferably has a horizontal or vertical bar.
  • a grinder can preferably be moved along the beam. It is preferred that the grinder is movable using a mouse, a user's fingers or other aids. In the case of a digital slider, the user can preferably move the grinder via a touchscreen.
  • a numerical scale is preferably displayed along the bar. It is also preferred that symbols are arranged along the bar, which objectively indicate an increase or decrease in a value are connected. For example, a plus and a minus sign can be arranged at two opposite ends of the bar. As a result, no absolute values are necessary to set the setpoint.
  • the set target values are preferably provided on a memory that is coupled to the user interface. A user can access the setpoints stored in the memory and call them up again via the user interface.
  • the user interface including the setting unit is coupled to the control device in order to provide the set target value to the control device.
  • the target value is preferably provided at the comparator unit.
  • the comparator unit can then compare the set target value with the recorded actual value and determine a deviation between the two values.
  • the user interface is arranged on an outside of the housing.
  • a user of the separator device can therefore easily set the setpoint on the user interface.
  • the user interface includes a touchscreen so that a user can adjust the setpoint by touching the touchscreen.
  • the user interface can be accessed via a terminal device, e.g. laptop, tablet or similar. The user can then set the setpoint via the terminal on the setting unit of the user interface and increase or decrease it using the first and second setting buttons and/or using the slider.
  • the separator device preferably has a drive motor control device for controlling the drive motor.
  • a drive motor control device for controlling the drive motor.
  • the direction of rotation or the speed of the drive motor can be controlled.
  • the direction of rotation, the torque or other drive values of the drive motor can be controlled using the drive motor control unit.
  • the rotor has a shape that deviates from a circular cylindrical shape.
  • the pressure sorters known from the prior art usually have a circular cylindrical rotor.
  • the rotor of the present invention is preferably a vertical cylinder.
  • a cross section of the rotor defines a closed, convex curve.
  • the curve of the cutting surface is a curve of constant width.
  • the width of a curve is defined as the distance between two parallel straight lines touch the curve. With a curve of constant width, the width remains the same, regardless of where on the curve the straight lines attack.
  • the rotor When rotating, the rotor creates an even load on the screen body. The pressure and tensile forces that act on the rotor largely cancel each other out. As the rotor rotates about the rotor axis, the rotor creates tension and compression zones within the screen chamber. In the pressure zones, the medium is pressed from the sieve chamber through the sieve body into the filtration chamber.
  • the medium is sucked back from the filtration chamber through the sieve body into the sieve chamber.
  • the openings of the sieve body are flushed through.
  • the sieve body preferably has openings that are adapted to the medium to be separated.
  • Media to be separated include manure, digestate or media that contain microplastics.
  • the rotor preferably has a substantially elevation-free rotor peripheral surface. Since pressure and tension zones are formed within the filtration chamber due to the geometric shape of the rotor, the rotor does not require any additional profile elements on the rotor peripheral surface to flush through the openings of the sieve body. A bump-free rotor circumferential surface also ensures less wear on the rotor. The rotor can also be cleaned better.
  • the rotor is helical. Due to the helical or twisted design of the rotor, the medium receives an additional conveying effect within the sieve chamber when the drive motor rotates in the first direction. This allows the residence time of the medium within the sieve chamber to be shortened. When the drive motor rotates in the opposite direction, the rotor creates a braking effect on the medium due to its helical design. The medium therefore has a longer residence time within the sieve chamber. By changing the direction of rotation of the rotor, the viscosity of the thick phase can be further controlled.
  • the housing preferably has a lid for closing the housing, the lid being pivotably mounted on the housing.
  • the lid can therefore be moved between a closed position and a tilt position, with the lid closing the housing in the closed position.
  • a mechanical unit for example a hinge unit, is arranged on the housing for pivoting the lid.
  • a pivoting cover makes service work on the separator unit, such as maintenance or cleaning, easier, as the cover does not have to be completely removed for this service work.
  • the rotor is preferably a substantially cylindrical hollow body.
  • a rotor jacket, which forms the rotor peripheral surface, is preferably rolled from a sheet metal. So that the medium does not enter the rotor, the rotor is preferably designed to be sealed on the top surface and on the base surface or on the axial end faces.
  • the separator device has a drive shaft that couples the drive motor to the rotor.
  • a longitudinal axis of the drive shaft is preferably coaxial with the rotor axis of the rotor.
  • the drive shaft is connected to a hub body which carries the rotor.
  • the hub body preferably supports the rotor by means of at least one support strut. It is preferred that the support strut is arranged perpendicular to the rotor casing and that the support strut couples the hub body to the rotor.
  • the drive shaft and hub body form a first shaft-hub connection.
  • the first shaft-hub connection is an axially movable connection. Due to the axially movable shaft-hub connection, no axial force is transmitted between the shaft and hub, but only a torque. The torque can therefore be transmitted from the drive shaft to the hub body and thus to the rotor connected to the hub body.
  • the drive shaft preferably has a splined shaft profile.
  • a second shaft-hub connection is preferably provided for coupling the drive motor to the drive shaft.
  • the separator device has a hollow axle mandrel through which the drive shaft passes.
  • the axle mandrel is preferably designed to be rigid. It is preferred that a central axis of the axle mandrel is aligned coaxially with the longitudinal axis of the drive shaft. Axle mandrel and drive shaft are preferably arranged without contact with one another.
  • the hub body is preferably mounted on the axle mandrel. It is preferred that the hub body is mounted on the axle mandrel using a fixed-loose bearing.
  • the hub body is preferably designed in one piece, but it can also be designed in two parts, three parts or more than three parts.
  • the invention further relates to a method for adjusting a viscosity of a viscous phase within a separator device, preferably within the separator device described above.
  • the method includes the steps of detecting an actual value of a drive value of a drive motor, determining a deviation between the actual value and a setpoint of the drive value of the drive motor, increasing a Pump speed of a pump drive if the actual value is above the setpoint and reducing the pump speed if the actual value is below the setpoint.
  • the actual value of the drive value of the drive motor is preferably recorded by means of a detection unit. It is preferred that the driving value is proportional to the viscosity of the thick phase. It is particularly preferred that an actual value of a drive current of the drive motor is detected. Preferably, the actual value is compared with the setpoint of the drive value of the drive motor by means of a comparator unit.
  • the setpoint is preferably a setpoint of the drive current of the drive motor. It is particularly preferred that the setpoint is a setpoint set by a user.
  • an output signal is generated based on the determined deviation.
  • the output signal is preferably generated by a control element and output to the pump drive. It is particularly preferred that the output signal causes the pump drive to adjust the pump speed proportionally to the deviation between the actual value and the setpoint.
  • the target value is set in relation to a desired viscosity of the viscous phase.
  • a user can set a comparatively low target value.
  • a user can set a comparatively high target value.
  • the user preferably sets the setpoint on a user interface that is coupled to the comparator unit.
  • the viscosity of the thick phase be increased by increasing the setpoint.
  • the user can preferably increase the setpoint on a setting unit of the user interface. It is preferred that the setpoint can also be increased in the operating state. In this respect, if the user notices during operation that the thick phase is not sufficiently viscous, he can increase the setpoint at any time.
  • the setpoint is preferably reduced. It is preferred that the user can reduce the setpoint at the setting unit of the user interface. This is preferably also possible in the operating state, so that a user notices during operation that the viscous phase If the viscosity is too high, the setpoint can be reduced at any time.
  • a slider, setting buttons or similar can be provided to increase or decrease the setpoint.
  • the set target value is provided to a memory.
  • the set target values can be temporarily stored in the memory and called up and set again for subsequent setting processes.
  • a preferred step of the method is to control the drive motor with a drive motor control unit to change the direction of rotation of the drive motor.
  • This preferably influences the flow of a medium through a sieve chamber.
  • the flow can be influenced in particular if a rotor, which is driven by the drive motor, is designed helically. In a first direction of rotation, a conveying effect is achieved due to the helical design of the rotor.
  • the residence time of the medium in the sieve chamber is shortened, the medium is thickened less and the thick phase consequently has a comparatively lower viscosity. If the direction of rotation is opposite to the first direction of rotation, a braking effect is achieved.
  • the residence time of the medium in the sieve chamber is increased, the medium is thickened more and the thick phase consequently has a comparatively higher viscosity.
  • the invention also relates to a control device for controlling a viscosity of a viscous phase within a separator device, preferably within a separator device described above.
  • the control device comprises a detection unit for detecting an actual value of a drive value of a drive motor, a comparator unit for determining a deviation between the actual value and a setpoint of the drive value of the drive motor, and a control element for generating an output signal to a pump drive.
  • the output signal causes the pump drive to reduce the pump speed if the actual value is below the setpoint. If the actual value is above the setpoint, the output signal causes the pump drive to increase the pump speed.
  • the control device is preferably set up to receive the setpoint via a user interface. It is particularly preferred that the comparator unit of the control device receives the setpoint via the user interface.
  • the setpoint received from the user interface is preferably a setpoint that a user sets in relation to a desired viscosity of the viscous phase on the user interface has set. In the event that the viscosity of the viscous phase to be set or desired is to be comparatively low, a user can set a comparatively low target value. In the event that the viscosity of the viscous phase to be set should be comparatively high, a user can set a comparatively high target value.
  • control device is set up to increase the viscosity of the viscous phase if a setpoint is received that is higher than a previously received setpoint. It is particularly preferred that the output signal causes the pump drive to increase or decrease the pump speed in proportion to the deviation between the actual value and the setpoint. If a setpoint is received that is higher than a previously received setpoint, the deviation between the actual value and the setpoint determined by the comparator unit changes. By adjusting the pump speed proportional to the deviation between the actual value and the setpoint, even minimal adjustments to the setpoint can be taken into account.
  • control device is set up to reduce the viscosity of the viscous phase if a setpoint is received that is lower than a previously received setpoint. If a setpoint is received that is lower than a previously received setpoint, the deviation between the actual value and the setpoint determined by the comparator unit changes. If the pump speed is adjusted proportionally to the deviation between the actual value and the setpoint, a reduced setpoint compared to a previously received result in the pump speed being reduced proportionally less in the event that the setpoint is still above the actual value, and in the event that the setpoint is below the actual value, is increased proportionally more.
  • control device is set up to receive a setpoint buffered in a memory. It is preferred that the target values set on the user interface are temporarily stored in the memory in order to be able to be called up again by a user in a subsequent setting process.
  • control device is set up to regulate the viscosity of the viscous phase taking into account the direction of rotation of the drive motor.
  • the direction of rotation of the drive motor can preferably be controlled by means of a drive motor control. device needs to be changed.
  • the rotor of the separator device is designed such that a conveying effect is achieved in a first direction of rotation and a braking effect is achieved in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. Due to the conveying effect, the residence time of the medium in the sieve chamber is shortened, the medium is thickened less and the thick phase consequently has a comparatively lower viscosity.
  • the braking effect increases the residence time of the medium in the sieve chamber, the medium thickens more and the thick phase consequently has a comparatively higher viscosity. It is therefore preferred that the pump speed is adjusted taking into account the delivery effect or braking effect.
  • a computer program for controlling the control device described above wherein the computer program has program code means set up to carry out a method comprising the steps of detecting an actual value of a drive value of a drive motor, determining a deviation between the actual value and a setpoint of the Drive value of the drive motor, increasing a pump speed of a pump drive if the actual value is above the setpoint, and reducing the pump speed if the actual value is below the setpoint when the computer program is executed on a computer of the control device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the separator device
  • Fig. 2 is an isometric view of the rotor
  • Fig. 3A is a top view of the rotor including the path of movement of the rotor
  • 3B is a top view of the rotor without the rotor's path of movement
  • Fig. 4 is a sectional view of the separator unit
  • Fig. 6 is a detailed view of the storage arrangement
  • Fig. 9 shows a user interface.
  • the separator device 1 is shown in FIG. It includes a pump 2 with a pump drive 4, a separator unit 6, a drive motor 8 and a control device 10.
  • the control device 10 has a detection unit 12, a comparator unit 14 and a control element 16. In the embodiment of the separator device 1 shown in Figure 1, the comparator unit 14 and the control element 16 are combined in a common assembly.
  • the separator unit 6 is shown in section.
  • the separator unit 6 comprises a housing 18 with an inlet 20 for a medium M, a first outlet 22 for a low-viscosity phase F and a second outlet 24 for a viscous phase A.
  • the medium M is supplied by means of the pump 2 through the inlet 20 with a Supply volume flow Q is conveyed into the separator unit 6.
  • the feed volume flow Q is dependent on a pump speed of the pump drive 4. The higher the pump speed, the higher the feed volume flow Q.
  • the medium M first enters a third pipe socket 54, also referred to below as an inlet socket.
  • the inlet port 54 is part of the housing 18 and is preferably arranged on a lower section of the housing 18.
  • the inlet connection 54 is in fluid communication with a sieve chamber 26.
  • the sieve chamber 26 is radially delimited on the one hand by a sieve body 28 and on the other hand at least partially by a rotor 30.
  • the screen body 28 is a stationary screen body.
  • the rotor 30 is a cylindrical hollow body.
  • the rotor 30 has a rotor jacket 32, which forms a rotor peripheral surface 34 (see Figure 2).
  • the rotor peripheral surface 34 is designed without elevations, ie no profile elements are arranged on the rotor peripheral surface 34.
  • the rotor 30 is designed to be axially sealed, so that the medium M cannot penetrate into the cylindrical hollow body of the rotor 30.
  • the rotor 30 rotates about a rotor axis LR.
  • the rotor axis LR is preferably arranged coaxially to a sieve body axis LS of the sieve body 28.
  • the sieve body 28 is cylindrical.
  • An annular gap 36 is formed between the rotor 30 and the sieve body 28, through which the medium M flows from an input section 38 to an output section 40.
  • the annular gap 36 forms the part of the sieve chamber 26 within which the supplied medium M is thickened.
  • the medium M which enters the annular gap 36 of the sieve chamber 26 at the entrance section 38 and exits the annular gap 36 of the sieve chamber 26 at the exit section 40, is accelerated in the direction of rotation by the rotational movement of the rotor 30 and at least partially exits the sieve chamber 26 through openings (not shown) of the sieve body 28 is conveyed into a filtration chamber 42.
  • the medium M remaining in the sieve chamber 26 is dewatered and consequently thickened.
  • the filtered liquid collects in the filtration chamber 42 and forms a thin phase F of the incoming medium M, whereas a thick phase A of the incoming medium M forms in the sieve chamber 26.
  • the rotor 30 does not extend over the entire length of the sieve body 28. It is preferred that the rotor 30 is in a range of approximately 20% to 100%, preferably 50% to 100%, particularly preferred 70% to less than 100% of the length of the sieve body 28 extends.
  • the filtration chamber 42 is delimited radially on the one hand by the sieve body 28 and on the other hand by the housing 18.
  • the filtration chamber 42 is in fluid communication with the first outlet 22 for the thin phase F.
  • the thin phase F reaches the first outlet 22 via a first pipe socket 50.
  • This is in the sieve chamber 26 and in particular in the Medium M thickened in the annular gap 36 emerges as a viscous phase A through the second outlet 24 of the housing 18.
  • the viscous phase A reaches the second outlet 24 for the viscous phase A via a second pipe socket 52.
  • the second pipe socket 52 is curved.
  • the housing 18 has a cover 56 which is designed to close the housing 18.
  • the cover 56 is pivotably mounted. According to Figure 1, the lid 56 is in a closed position.
  • a mechanical unit 60 is formed on the housing 18, whereby the cover 56 can be moved from the closed position shown in FIG. 1 into a tilt position (not shown).
  • the lid 56 is non-positively connected to the housing 18 on a side opposite the mechanical unit 60.
  • the cover 56 can therefore not come off automatically in the closed position.
  • a user can loosen the non-positive connection and manually move the lid 56 into the tilt position. In the tilted position, the separator unit 6 becomes easily accessible to the user and service work such as cleaning can be carried out.
  • the first pipe socket 50 and the second raw socket 52 are preferably not elements of the cover 56 (see FIG. 8). As a result, the cover 56 can be opened without dismantling the pipe sockets 50, 52. Service times are reduced.
  • the rotor 30 is driven by the drive motor 8.
  • a drive shaft 62 couples the drive motor 8 to the rotor 30.
  • the bearing arrangement between the drive shaft 62 and the rotor 30 is described with reference to Figure 6, which shows a detailed view of the bearing arrangement.
  • the detection unit 12 is coupled to the drive motor 8 and is designed to detect an actual value IW of a drive value AW of the drive motor 8.
  • the detection unit 12 is an ammeter.
  • An actual value IW of a motor current of the drive motor 8 is therefore recorded. It is preferred that a dependence of the motor current on the speed of flow (volume flow) through the separator unit 6 is determined. Taking this dependency into account, a corrected actual value IW of the motor current can preferably be provided at the comparator unit 14 and compared with a setpoint value SW.
  • the current measuring device or the detection unit 12 is coupled to the comparator unit 14 and provides it with the detected actual value IW.
  • the comparator unit 14 is also supplied with a setpoint SW of the drive value AW of the drive motor 8.
  • the setpoint SW is a setpoint of the motor current of the drive motor 8.
  • the setpoint SW can be a predetermined setpoint SW.
  • the setpoint SW is particularly preferably a setpoint SW that can be set by a user of the separator device 1.
  • the comparator unit 14 is designed to compare the setpoint SW with the actual value IW and to determine a deviation from the setpoint SW to the actual value IW.
  • the control element 16 is coupled to the comparator unit 14 and generates an output signal AS, which is based on the deviation between the setpoint SW and the actual value IW determined by the comparator unit 14.
  • the output signal AS is provided by the control element 16 on the pump drive 4.
  • FIG. 1 A detailed view of the rotor 30 is shown in FIG.
  • the rotor 30 is, as already described, a cylindrical hollow body.
  • the rotor jacket 32 is preferably rolled from a sheet metal.
  • a top surface 64 of the rotor is designed as a rotor seal 66.
  • the rotor seal 66 has an opening 68. However, this opening 68 is not open in the operating state of the separator device, but is closed (cf. FIG. 4), so that the medium M cannot penetrate into the rotor 30 during operation.
  • Figures 3A and 3B show a top view of the top surface 64 of the rotor 30.
  • Figure 3A also shows the movement path 70 (dashed line) of the rotor 30 when it is moved from the Drive motor 8 is driven around the rotor axis LR.
  • the rotor 30 has a shape that deviates from the circular cylindrical shape.
  • the rotor jacket 32 forms a closed, convex curve 72, the curve 72 being a curve of constant width B.
  • two parallel auxiliary straight lines 74, 76 which touch the curve 72 on two opposite sides, are shown in FIG. 3B.
  • the curve 72 forms a kind of triangle, with corners 78, 80, 82 of the triangle being rounded. It is also possible for the curve 72 to form a type of square, pentagon or polygon with more than five corners, with the corners preferably being rounded.
  • Figure 3A shows that the movement path 70 of the rotor forms a circular path concentric around the rotor axis LR, with the rotor axis LR running perpendicular to the viewing plane of Figure 3A and the opening 68, which is designed as a circle, at its center MP (see Figure 3B ) cuts. This means that any point on the rotor peripheral surface 34 is moved in a circular path around the rotor axis LR.
  • FIG. 4 shows a horizontal sectional view of the separator unit 6 relative to the rotor axis LR and the sieve body axis LS. Shown are the rotor 30, the sieve body 28 and the housing 18. Rotor 30 and sieve body 28 delimit the sieve chamber 26. Sieve body 28 and housing 18 delimit the filtration chamber 42.
  • the rotor 30 has the shape described above. Rotor axis LR and screen body axis LS are arranged coaxially to one another. The opening 68 of the rotor is designed to be closed.
  • the annular gap 36, which forms between the rotor 30 and the sieve body 28, is unevenly wide. This means that the space between the rotor 30 and the screen body 28 is a space whose gap width varies.
  • the annular gap 36 is clearly smaller than at the points where the curve sections which are formed between the rounded corners 78, 80, 82 , opposite the sieve body 28.
  • Figure 5 shows a measured pressure load on the rotating rotor 30 and a schematic view of the force arrangement on the rotor 30.
  • the pressures (in bar) measured on the rotor 30 result in a centric 3-point arrangement 84.
  • the pressure curves 86, 88, 90 shown from a first point 92 to an adjacent point 94 initially show an increasing pressure load from the rotor 30 on the sieve body 28.
  • the pressure increases up to a maximum pressure load Pmax, after which the pressure falls away.
  • the pressure curves 86, 88, 90 show that the pressure on the rotating rotor 30 is built up and reduced almost uniformly. Compressive forces 96 and tensile forces 98, which act on the rotor 30, are largely dissolved, and the sieve body 28 is also loaded almost evenly.
  • Pressure zones arise in the sections in which pressure is built up or pressure is exerted by the rotor 30 on the screen body 28. In the sections in which the pressure is reduced or tensile forces act on the rotor 30, tensile zones arise.
  • the medium M which flows into the sieve chamber 26 and thus into the annular gap 36 between the rotor 30 and the sieve body 28, is pressed out of the sieve chamber 26 through the sieve body 28 into the filtration chamber 42.
  • the medium M is sucked back from the filtration chamber 42 through the sieve body 28 into the sieve chamber 26.
  • the openings (not shown) of the sieve body 28 can be flushed through due to the alternating pressure and tension zones.
  • Figure 6 shows a sectional view of the separator unit 6 in the area of the drive shaft 62, with the bearing arrangement between the drive shaft 62 and rotor 30 being shown in detail.
  • the rotor 30 itself is not shown in Figure 6, but a first support strut 100 and a second support strut 102, which are arranged perpendicular to the rotor jacket 32 of the rotor 30 (see Figure 1).
  • the second support strut 102 also forms an axial seal for the rotor 30.
  • the support struts 100, 102 support the rotor 30 on a hub body 104.
  • the hub body 104 is designed in three parts.
  • the hub body is designed in one piece, two pieces or more than three pieces.
  • the first hub body section 106, the second hub body section 108 and the third hub body section 110 are preferably connected to one another in a form-fitting manner.
  • a first shaft-hub connection 112 is formed between the first hub body section 106 and the drive shaft 62.
  • the drive shaft 62 has a profile at a first axial end 113 or in the area of the first shaft-hub connection 112, which can engage in a corresponding recess in the first hub body section.
  • the first shaft-hub connection 1 12 shown in Figure 6 between the drive shaft 62 and the hub body 104 is an axially movable connection. As a result, no axial forces are transmitted between the drive shaft 62 and the hub body 104. Only the torque is transmitted from the drive shaft 62 to the hub body 104. Since the hub body 104 is coupled to the rotor 30 via the support struts 100, 102, the rotor 30 is consequently set in rotation.
  • a hollow axle mandrel 114 is also shown in FIG.
  • the drive shaft 62 runs through the axle mandrel 114.
  • a central axis of the axle mandrel LA is aligned coaxially with the longitudinal axis of the drive shaft LW.
  • the central axis of the axis mandrel LA and thus also the longitudinal axis of the drive shaft LW are also designed coaxially with the rotor axis LR and with the screen body axis LS.
  • Axle mandrel 114 and drive shaft 62 are preferably arranged without contact with one another.
  • the axle mandrel 114 is rigid and attached to a housing section (see Figure 1).
  • the hub body 104 is mounted on the rigid axle mandrel 114 by means of a fixed-Ios bearing, the floating bearing 116 being axially closer to the first shaft-hub connection 112 than the fixed bearing 118.
  • a sleeve 120 and an axial fixing element 122 are also provided.
  • the axial fixing element 122 is non-positively connected to the axle mandrel 114 by means of a screw.
  • a second shaft-hub connection 124 is provided between a motor hub 126 and the drive shaft 62.
  • the drive shaft 62 has a profile at a second axial end 128, which lies opposite the first axial end 113, which engages in a corresponding recess in the motor hub 126.
  • the torque of the drive motor 8 is transmitted to the drive shaft 62 via this second shaft-hub connection 124.
  • FIG. 7 shows a construction status of the separator device 1, with the separator unit 6 being shown in section.
  • the spearator unit 6 according to FIG. 7 essentially corresponds to the separator unit 6 according to FIG. 1, so that reference is made to the description relating to FIG. 1.
  • the separator unit 6 is built on a stand body 130 and can be set up on a floor.
  • the stand body 130 has a sufficiently large recess within which the drive motor 8 is arranged.
  • the drive motor 8 is therefore arranged between the separator unit and the floor.
  • the drive motor 8 is arranged in a motor housing 132.
  • the drive motor 8 is coupled to a drive motor control unit 134.
  • the drive motor control unit 134 controls the engine. Via the drive motor control unit 134 For example, the direction of rotation, the torque, the motor current or other drive values of the drive motor can be controlled.
  • the drive motor 8 is also coupled to the detection unit 12 or the current measuring device for detecting the motor current.
  • the motor current detected by the ammeter is provided as the actual value IW at the comparator unit 14.
  • a setpoint SW of the motor current is also provided to the comparator unit 14 as a comparison value.
  • the separator device 1 has a user interface 136 with a setting unit 138. In the exemplary embodiment shown according to FIG. 7, the user interface 136 is arranged on the housing 18 of the separator unit 6.
  • the setpoint SW can be adjusted by a user in relation to a desired viscosity of the viscous phase A, where the setpoint SW (motor current) is proportional to the viscosity of the viscous phase A.
  • a first setting button 140 is provided to increase the setpoint SW.
  • a user can use the first setting button 140 to increase the setpoint SW, preferably also during operation of the separator device 1.
  • the setpoint SW can be increased successively in uniform steps.
  • a second setting button 142 is provided to reduce the setpoint SW. Using the second setting button 142, a user can increase the setpoint SW, preferably in uniform steps.
  • a slider can be provided to increase and decrease the setpoint SW. It is also possible for the user to be able to access setpoint values SW stored in a memory 180.
  • the setpoint values SW stored in the memory 180 are preferably setpoint values SW that the user has set in previous setting processes on the setting unit 138 and made available in the memory 180 (see FIG. 9).
  • the setpoint SW it is possible for the setpoint SW to be automatically adjustable depending on the devices or methods downstream of the separator device.
  • the memory 180 has setpoint values SW that are assigned to downstream devices or methods and which are automatically called up depending on the downstream devices or methods and set on the setting unit 138.
  • the comparator unit 14 determines a deviation between the actual value IW recorded by the detection unit 12 or the current measuring device and the set target value SW. The determined deviation is provided by the comparator unit 14 to the control element 16.
  • the comparator unit 14 and the control element 16 are arranged in a common assembly according to FIG. 7 (as in FIG. 1). Based on the deviation, the control element 16 generates an output signal which is supplied to the pump drive 4. If the actual value IW is below the setpoint SW, the generated output signal AS causes the pump drive 4 to reduce the pump speed. Reducing the pump speed results in the medium M being conveyed with a reduced feed volume flow Q through the inlet 20 into the separator unit 6 and thus into the sieve chamber 26.
  • the residence time of the medium M in the sieve chamber 26 increases and the medium M has more time to dewater. As a result, the medium M within the sieve chamber 26 becomes increasingly thickened and has a higher viscosity. If the actual value IW is above the setpoint SW, the generated output signal AS causes the pump drive 4 to increase the pump speed. Increasing the pump speed causes the medium M to flow into the sieve chamber 26 with an increased feed volume flow Q. Due to the increased feed volume flow Q, the residence time of the medium M in the sieve chamber 26 is reduced. The shorter the residence time (high volume flow), the less time the sieve body 28 has to drain the medium M. As a result, the medium M is less thickened and the viscosity is reduced itself.
  • Figure 8 shows a further representation of the design status of the separator device 1.
  • the stand body 130 is placed on the floor using four feet 144.
  • FIG. 8 does not show an interior view of the separator unit 6, but FIG. 8 only shows the housing 18 of the separator unit 6.
  • the housing 18 has the cover 56, which is pivotally mounted on the housing 18.
  • the lid 56 has a handle 150.
  • a user can grab the handle 150 and pivot the lid 56 about a tilt axis K.
  • the tilt axis K runs through hinges 200 of the mechanical unit 60.
  • the first and second outlets 22, 24 are arranged parallel next to one another as shown in FIG.
  • the first pipe socket 50 for the low-viscosity phase F and the second pipe socket 52 for the viscous phase A are arranged on the housing 18.
  • the first pipe socket 50 opens into the first outlet 22, the second pipe socket 52 opens into the second outlet 24.
  • the raw sockets 50, 52 preferably form a counter-stop which holds the cover 56 in a tilting position (not shown).
  • the inlet 20 is arranged on a side of the housing 18 opposite the cover 56. It is envisaged that the inlet 20 can be coupled to the pump 2 (not shown in Figure 8).
  • a pressure gauge 148 is preferably arranged at the inlet 20. The pressure gauge 148 is set up to detect the pressure of the medium M flowing through the inlet 20.
  • the user interface 160 shown in FIG. 9 has a touchscreen 162 which is surrounded by a boundary edge 164.
  • the setting unit 138 is displayed digitally on the touchscreen 162.
  • the setting unit 138 includes the first setting button 140 and the second setting button 142 as well as an additional slider 170.
  • the setting unit 138 can have either a slider 170 or setting buttons 140, 142.
  • the slider includes a slider 172 that can be moved along a bar.
  • the grinder 172 can be moved by touching a user.
  • the setpoint SW can be increased or decreased.
  • setting buttons 140, 142 are provided, via which the setpoint SW can also be set.
  • the setting buttons can be activated by a selective touch.
  • the first setting button 140 for increasing the setpoint SW has a plus sign, which is objectively associated with an increase in a value.
  • the second setting button 142 for decreasing the setpoint has a minus sign, which is objectively associated with decreasing a value.
  • the setpoint SW can be increased or decreased in uniform steps using the setting buttons 140, 142.
  • the grinder 172 moves automatically in the direction of the respectively actuated adjustment button 140, 142. That is, when the first adjustment button 140 is actuated, the grinder automatically moves along the bar in the direction of the first adjustment button 140, and at Pressing the second setting button 142 automatically in the direction of the second setting button 142.
  • the set setpoint SW is displayed via a setpoint display 168.
  • an actual value display 166 can be provided, which displays the recorded actual value IW.
  • the user interface 136 is coupled to the control device 10. In this way, the set target value SW can be provided to the comparator unit 14 (not shown in FIG. 9).
  • the actual value recorded by means of the detection unit 12 can be made available on the user interface 160 and displayed on the setpoint display 168.
  • the user interface 160 is further coupled to a memory 180, where the set target values SW are provided.
  • Setpoint values SW can be temporarily stored in the memory 180 and called up again for subsequent setting processes.
  • the setpoint values SW stored in the memory 180 are preferably displayed in a memory display 182.
  • the user can view the stored setpoint SW in the memory display 182 and select a desired setpoint SW by touching it.
  • the setpoint SW selected in this way is then sent to the setting unit 138 set.
  • the setpoint values SW provided at the memory 180 are assigned to specific devices or methods downstream of the separator device. The user can then, for example, select the downstream device or the downstream method on the memory display 182 or on another display, not shown, and the memory 180 automatically provides the corresponding setpoint SW to the setting unit 138.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Separatorvorrichtung (1), umfassend eine Pumpe (2) mit einem Pumpenantrieb (4), eine Separatoreinheit (6) zum Separieren eines Mediums (M) in eine dünnflüssige Phase (F) und in eine dickflüssige Phase (A) und einen Antriebsmotor (8) zum Antreiben der Separatoreinheit (6). Die Separatoreinheit (6) umfasst ein Gehäuse (18), das wenigstens einen ersten Einlass (20) für das Medium (M), wenigstens einen ersten Auslass (22) für die dünnflüssige Phase (F) und wenigstens einen zweiten Auslass (24) für die dickflüssige Phase (A) aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses (18) ein stationärer Siebkörper (28), welcher einen Innenraum der Separatoreinheit (6) in eine Siebkammer (26) und in eine Filtrationskammer (42) trennt, und ein durch den Antriebsmotor (8) angetriebenen Rotor (30) innerhalb des Siebkörpers (28) angeordnet sind. Im Betrieb tritt das Medium (M) mittels der Pumpe (2) durch den ersten Einlass (20) in die Siebkammer ein und an einem Ausgangsabschnitt (40) der Siebkammer (26) als dickflüssige Phase (A) aus der Siebkammer (26) aus. Eine Regeleinrichtung (10) ist mit dem Pumpenantrieb (4) der Pumpe (2) und dem Antriebsmotor (8) gekoppelt. Die Regeleinrichtung (10) weist eine Erfassungseinheit (12) zum Erfassen eines Istwerts (IW) eines Antriebswerts (AW) des Antriebsmotors (8), eine Vergleichereinheit (14) zum Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert (IW) und einem Sollwert (SW) des Antriebswerts (AW) des Antriebsmotors (8), und ein Regelglied (16) zum Erzeugen eines Ausganssignals (AS) basierend auf der Abweichung und zum Ausgeben des Ausgangssignals (AS) an den Pumpenantrieb (4) auf. Falls der Istwert (IW) unter dem Sollwert (SW) liegt, veranlasst das Ausgangssignal (AS) den Pumpenantrieb (4), eine Pumpendrehzahl zu verringern. Falls der Istwert (IW) über dem Sollwert (SW) liegt, veranlasst das Ausgangssignal (AS) den Pumpenantrieb (4), die Pumpendrehzahl zu erhöhen.

Description

Separator zum Separieren eines Mediums
Die Erfindung betrifft eine Separatorvorrichtung, umfassend eine Pumpe mit einem Pumpenantrieb, eine Separatoreinheit zum Separieren eines Mediums in eine dünnflüssige Phase und in eine dickflüssige Phase und einen Antriebsmotor zum Antreiben der Separatoreinheit. Aus dem Stand der Technik bekannte Separatorvorrichtungen sind bspw. Drucksortierer, welche zum Fraktionieren von Feststoffen aus einem Medium geeignet sind. Derartige Drucksortierer weisen einen Siebkörper auf, der den Drucksortierer in einen Zulaufraum und in einen Gutstoffraum aufteilt. Der Siebkörper rotiert entweder selbst oder ist feststehend. Sofern der Siebkörper feststehend ist, weist der Drucksortierer einen durch einen Motor angetriebenen Rotor auf, sodass der Zulaufraum einerseits durch den Siebkörper und andrerseits durch den Rotor begrenzt ist. Das Medium, welches in den Zulaufraum eintritt, strömt gegen den Siebkörper, wobei der Siebkörper Öffnungen aufweist, die das Filtrat in den Gutstoffraum durchlassen und das Konzentrat bzw. die Verunreinigung in dem Zulaufraum zurückhalten. Bei Drucksortieren dieser Art besteht grundsätzlich das Problem, dass die Öffnungen des Siebkörpers verstopfen können, zudem können sich Faservliese auf der Zulaufseite des Siebkörpers bilden. Aus dem Stand der Technik sind daher Lösungen bekannt, die ein Rückspülen des Mediums aus dem Gutstoffraum in den Zulaufraum bewirken und somit einer Verstopfung der Öffnungen des Siebkörpers entgegenwirken. Gelöst wird dieses Problem insbesondere durch Profilelemente an der Umfangsfläche des Rotors, welche eine erste Flanke zum Beschleunigen des Mediums in Rotationsrichtung und eine zweite Flanke zum Zurücksaugen von Flüssigkeit aus dem Gutstoffraum durch den Siebkörper in den Zulaufraum aufweisen. Einen derartigen Drucksortierer mit entsprechenden Profilelementen offenbart z.B. das Dokument EP 0 646 199 B1 .
Darüber hinaus offenbart das Dokument EP 0 646 199 B1 eine Regelung eines Frequenzwandlers nach Differenzdrücken, welche zwischen der Zulaufseite des Siebkörpers und der anderen Siebkörperseite herrschen, wobei der Frequenzwandler dem Motor, der den Rotor antreibt, vorgeschaltet ist. Diese Regelung resultiert aus der Überlegung, dass die Stärke der Faservliesbildung auf der Zulaufseite des Siebs von der Rotordrehzahl abhängt und die Stärke der Faservliesbildung wiederum die Größe der Druckdifferenz beeinflusst. Die offenbarte Regelung ermöglicht, dass der Siebkörper freigehalten wird.
Bei der in EP 0 646 199 B1 offenbarten Regelung wird jedoch vernachlässigt, dass die Druckdifferenz zwischen der Zulaufseite des Siebkörpers und der anderen Siebkörperseite unter anderem auch vom Volumenstrom und der Viskosität des einströmenden Mediums abhängt. EP 0 646 199 B1 berücksichtigt lediglich die Faservliesbildung als Störgröße. Folglich kann durch Steuern des Frequenzwandlers nur teilweise auf das Separationsergebnis Einfluss genommen werden. Für nachfolgende Prozessschritte definiert sich das Separationsergebnis meist über eine möglichst hohe Viskosität des Konzentrats. Es ist daher wünschenswert, dass die Viskosität des Konzentrats eingestellt und konstant gehalten werden kann. Mit der in EP 0 646 199 B1 offenbarten Regelung ist ein Einstellen der Viskosität des Konzentrats nicht möglich.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Medium in eine dünnflüssige Phase und eine dickflüssige Phase zu trennen, wobei die Viskosität der dickflüssigen Phase einstellbar ist und konstant gehalten werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Separatorvorrichtung, umfassend eine Pumpe mit einem Pumpenantrieb, eine Separatoreinheit zum Separieren eines Mediums in eine dünnflüssige Phase und in eine dickflüssige Phase und einen Antriebsmotor zum Antreiben der Separatoreinheit. Die Separatoreinheit umfasst ein Gehäuse, das wenigstens einen Ein- lass für das Medium, wenigstens einen ersten Auslass für die dünnflüssige Phase und wenigstens einen zweiten Auslass für die dickflüssige Phase aufweist. Innerhalb des Gehäuses sind ein stationärer Siebkörper, welcher einen Innenraum der Separatoreinheit in eine Siebkammer und in eine Filtrationskammer trennt, und ein durch den Antriebsmotor angetriebenen Rotor innerhalb des Siebkörpers angeordnet.
Eine Regeleinrichtung ist mit dem Pumpenantrieb der Pumpe und dem Antriebsmotor gekoppelt. Die Regeleinrichtung weist eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts des Antriebsmotors, eine Vergleichereinheit zum Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts, und ein Regelglied zum Erzeugen eines Ausganssignals basierend auf der Abweichung und zum Ausgeben des Ausgangssignals an den Pumpenantrieb auf. Sofern der Istwert unter dem Sollwert liegt, veranlasst das Ausgangssignal den Pumpenantrieb, eine Pumpendrehzahl zu verringern. Sofern der Istwert über dem Sollwert liegt, veranlasst das Ausgangssignal den Pumpenantrieb, die Pumpendrehzahl zu erhöhen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Viskosität der dickflüssigen Phase unter anderem vom Zuführvolumenstrom des Eingangsmediums abhängt. Anhand des Zuführvolumenstroms kann die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer reguliert werden. Je kürzer die Verweilzeit (hoher Volumenstrom), desto weniger Zeit hat der Siebkörper zum Entwässern des Mediums; infolgedessen wird das Medium in der Siebkammer weniger angedickt. Je höher die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer ist, desto mehr Zeit hat der Siebkörper zum Entwässern des Mediums und folglich wird das Medium stärker angedickt.
Darüber hinaus macht sich die Erfindung den Zusammenhang zunutze, dass die Viskosität eines Mediums, das sich in einem Ringspalt zwischen einem inneren, rotierenden Zylinder und einem äußeren, feststehenden Zylinder befindet, proportional zum Drehmoment des inneren Zylinders ist.
Insofern kann als Regelgröße zum Regeln der Pumpendrehzahl ein Antriebswert des Antriebsmotors genutzt werden, welcher proportional zur Viskosität des Mediums bzw. zum Drehmoment des Antriebsmotors, welcher den Rotor antreibt, ist. Proportional zum Drehmoment des Antriebsmotors kann je nach Art des Antriebsmotors der Motorstrom (Synchronmotor) oder der Schlupf (Asynchronmotor) sein. Vorzugsweise ist der Antriebswert des Antriebsmotors der Motorstrom des Antriebsmotors. Es ist daher besonders bevorzugt, dass die Erfassungseinheit einen Istwert des Motorstroms des Antriebsmotors erfasst, und dass die Vergleichereinheit den Istwert mit einem Sollwert des Motorstroms des Antriebsmotors vergleicht und ein Ergebnis des Vergleichs angibt.
Durch die offenbarte Erfindung ist die Viskosität der dickflüssigen Phase unabhängig von Schwankungen in den stofflichen Eigenschaften des Mediums einstellbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Separatorvorrichtung eine Benutzeroberfläche mit einer Einstelleinheit zum Einstellen des Sollwerts auf. Aufgrund der Proportionalität zwischen dem Antriebswert und der Viskosität kann der Sollwert im Verhältnis zu einer angestrebten Viskosität eingestellt werden. Für den Fall, dass die einzustellende bzw. angestrebte Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise gering sein soll, kann ein vergleichsweise geringer Sollwert eingestellt werden. Für den Fall, dass die einzustellende Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise hoch sein soll, kann ein vergleichsweise hoher Sollwert eingestellt werden. Zum Einstellen des Sollwerts ist es daher keine Voraussetzung, dass Absolutwerte der angestrebten Viskosität bekannt sind.
Es ist bevorzugt, dass die Einstelleinheit eine erste Einstelltaste zum Erhöhen des Sollwerts aufweist. Hierdurch kann der Sollwert erhöht werden, wenn die Viskosität der dickflüssigen Phase erhöht werden soll. Es ist bevorzugt, dass der Sollwert in gleichmäßigen Schritten erhöht werden kann, bspw. in dekadischen Schritten oder in dezimalen Schritten. Es sind aber auch andere Schrittabstände möglich.
Vorzugsweise weist die Einstelleinheit eine zweite Einstelltaste zum Verringern des Sollwerts auf. Hierdurch kann der Sollwert verringert werden, wenn die Viskosität der dickflüssigen Phase verringert werden soll. Vorzugsweise kann der Sollwert in gleichmäßigen Schritten verringert werden, z. B. in dekadischen Schritten oder in dezimalen Schritten. Es sind aber auch andere Schrittabstände möglich. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Einstelleinheit einen Schieberegler aufweist. Der Schieberegler kann analog oder digital ausgebildet sein. Der Schieberegler weist vorzugsweise einen horizontalen oder vertikalen Balken auf. Entlang des Balkens kann vorzugsweise ein Schleifer bewegt werden. Es ist bevorzugt, dass der Schleifer mittels einer Maus, Fingern eines Benutzers oder weiteren Hilfsmitteln bewegbar ist. Im Falle eines digitalen Schiebereglers kann der Benutzer bevorzugt über einen Touchscreen den Schleifer bewegen. Durch Verschieben des Schleifers kann ein Benutzer den Sollwert einstellen. Entlang des Balkens ist bevorzugt eine numerische Skala angezeigt. Ebenfalls bevorzugt ist, dass entlang des Balkens Symbole angeordnet sind, die objektiv mit einer Erhöhung bzw. mit einem Verringern eines Wert verbunden sind. Beispielsweise kann ein Plus- und ein Minuszeichen an zwei sich gegenüberliegenden Ende des Balkens angeordnet sein. Zum Einstellen des Sollwerts sind infolgedessen keine Absolutwerte notwendig.
Die eingestellten Sollwerte werden vorzugsweise an einem Speicher bereitgestellt, der mit der Benutzeroberfläche gekoppelt ist. Über die Benutzeroberfläche kann ein Benutzer auf die in dem Speicher hinterlegten Sollwerte zugreifen und sie erneut aufrufen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Benutzeroberfläche samt Einstelleinheit mit der Regeleinrichtung gekoppelt zum Bereitstellen des eingestellten Sollwerts an der Regeleinrichtung. Vorzugsweise wird der Sollwert an der Vergleichereinheit bereitgestellt. Die Vergleichereinheit kann dann den eingestellten Sollwert mit dem erfassten Istwert vergleichen und eine Abweichung zwischen den beiden Werten ermitteln.
Es ist bevorzugt, dass die Benutzeroberfläche an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Ein Benutzer der Separatorvorrichtung kann den Sollwert an der Benutzeroberfläche somit leicht einstellen. Vorzugsweise weist die Benutzeroberfläche einen Touchscreen auf, sodass ein Benutzerden Sollwert durch Berühren des Touchscreens einstellen kann. Es ist zudem bevorzugt, dass die Benutzeroberfläche überein Endgerät, z.B. Laptop, Tablett oder Ähnliches, aufrufbar ist. Der Benutzer kann den Sollwert dann über das Endgerät an der Einstelleinheit der Benutzeroberfläche einstellen und mittels der ersten und zweiten Einstelltaste und/oder mittels des Schiebereglers erhöhen bzw. verringern.
Vorzugsweise weist die Separatorvorrichtung ein Antriebsmotorsteuergerät zum Ansteuern des Antriebsmotors auf. Hierdurch kann beispielsweise die Drehrichtung oder die Drehzahl des Antriebsmotors gesteuert werden. Zudem können mittels des Antriebsmotorsteuergeräts die Drehrichtung, das Drehmoment oder weitere Antriebswerte des Antriebsmotors gesteuert werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Rotor eine von einer kreiszylindrischen Form abweichende Form aufweist. Im Gegensatz hierzu weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Drucksortierer meist einen kreiszylindrischen Rotor auf. Der Rotor der vorliegenden Erfindung ist dennoch vorzugsweise ein senkrechter Zylinder.
Es ist bevorzugt, dass ein Querschnitt des Rotors eine geschlossene, konvexe Kurve definiert. Vorzugsweise ist die Kurve der Schnittfläche eine Kurve mit konstanter Breite. Die Breite einer Kurve ist definiert als der Abstand zwischen zwei parallelen Geraden, die die Kurve tangieren. Bei einer Kurve konstanter Breite bleibt die Breite gleich, unabhängig davon, an welcher Stelle der Kurve die Geraden angreifen. In der Rotation erzeugt der Rotor eine gleichmäßige Belastung des Siebkörpers. Die Druck- und Zugkräfte, welche an dem Rotor angreifen, lösen sich weitestgehend gegenseitig auf. Wenn der Rotor um die Rotorachse rotiert, erzeugt der Rotor Zug- und Druckzonen innerhalb der Siebkammer. In den Druckzonen wird das Medium aus der Siebkammer durch den Siebkörper in die Filtrationskammer gedrückt. In den Zugzonen wird das Medium aus der Filtrationskammer durch den Siebkörper in die Siebkammer zurückgesogen. Die Öffnungen des Siebkörpers werden durchgespült. Der Siebkörper weist vorzugsweise Öffnungen auf, die an das zu trennende Medium angepasst sind. Zu trennende Medien sind beispielweise Gülle, Gärreste oder Medien, welche Mikroplastik aufweisen.
Vorzugsweise weist der Rotor eine im Wesentlichen erhebungsfreie Rotorumfangsfläche auf. Da aufgrund der geometrischen Form des Rotors Druck- und Zugzonen innerhalb der Filtrationskammer gebildet werden, benötigt der Rotor zum Durchspülen der Öffnungen des Siebkörpers keine zusätzlichen Profilelemente an der Rotorumfangsfläche. Eine erhebungsfreie Rotorumfangsfläche sorgt zudem für einen geringeren Verschleiß des Rotors. Zudem kann der Rotor verbessert gereinigt werden.
Es ist bevorzugt, dass der Rotor schraubenförmig ausgebildet ist. Durch die schraubenförmige bzw. verwundene Ausbildung des Rotors erhält das Medium bei einer ersten Drehrichtung des Antriebsmotors eine zusätzliche Förderwirkung innerhalb der Siebkammer. Hierdurch kann die Verweilzeit des Mediums innerhalb der Siebkammer verkürzt werden. Bei einer entgegengesetzten Drehrichtung des Antriebsmotors erzeugt der Rotor durch die schraubenförmige Ausbildung eine Bremswirkung auf das Medium. Das Medium hat folglich eine höhere Verweilzeit innerhalb der Siebkammer. Durch Ändern der Drehrichtung des Rotors kann die Viskosität der dickflüssigen Phase weiter gesteuert werden.
Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Deckel zum Verschließen des Gehäuses auf, wobei der Deckel an dem Gehäuse verschwenkbar gelagert ist. Der Deckel kann also zwischen einer Schließstellung und einer Kippstellung bewegt werden, wobei der Deckel in der Schließstellung das Gehäuse verschließt. Vorzugsweise ist eine Mechanikeinheit, bspw. eine Scharniereinheit, zum Verschwenken des Deckels an dem Gehäuse angeordnet. Durch einen verschwenkbaren Deckel werden Servicearbeiten der Separatoreinheit, wie z.B. Wartung oder Reinigung, erleichtert, da der Deckel für diese Servicearbeiten nicht vollständig abmontiert werden muss. Vorzugsweise ist der Rotor ein im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper. Ein Rotormantel, welcher die Rotorumfangsfläche bildet, ist bevorzugt aus einem Blech gewalzt. Damit in den Rotor das Medium nicht eintritt, ist der Rotor an der Deckfläche und an der Grundfläche bzw. an den axialen Stirnseiten bevorzugt abgedichtet ausgebildet.
Es ist bevorzugt, dass die Separatorvorrichtung eine Antriebswelle aufweist, die den Antriebsmotor mit dem Rotor koppelt. Eine Längsachse der Antriebswelle ist bevorzugt koaxial zu der Rotorachse des Rotors. Vorzugsweise ist die Antriebswelle mit einem Nabenkörper verbunden, der den Rotor trägt. Der Nabenkörper trägt den Rotor vorzugsweise mittels wenigstens einer Stützstrebe. Es ist bevorzugt, dass die Stützstrebe senkrecht zu dem Rotormantel angeordnet ist, und dass die Stützstrebe den Nabenkörper mit dem Rotor koppelt. Antriebswelle und Nabenkörper bilden eine erste Welle-Nabe-Verbindung.
Vorzugsweise ist die erste Welle-Nabe Verbindung eine axial bewegliche Verbindung. Aufgrund der axial beweglichen Welle-Nabe Verbindung wird zwischen Welle und Nabe keine Axialkraft, sondern nur ein Drehmoment übertragen. Das Drehmoment kann demnach von der Antriebswelle auf den Nabenkörper und damit auf den mit dem Nabenkörper verbundenen Rotor übertragen werden. Im Bereich der ersten Welle-Nabe Verbindung weist die Antriebswelle vorzugsweise ein Zahnwellenprofil auf. Zum Koppeln des Antriebsmotors mit der Antriebswelle ist bevorzugt eine zweite Welle-Nabe Verbindung vorgesehen.
Es ist bevorzugt, dass die Separatorvorrichtung einen hohlen Achsendorn aufweist, durch den die Antriebswelle verläuft. Vorzugsweise ist der Achsendorn starr ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass eine Zentralachse des Achsendorns koaxial zu der Längsachse der Antriebswelle ausgerichtet ist. Achsendorn und Antriebswelle sind bevorzugt berührungsfrei zueinander angeordnet.
Der Nabenkörper ist vorzugsweise an dem Achsendorn gelagert. Es ist bevorzugt, dass der Nabenkörper mittels einer Fest-Los-Lagerung an dem Achsendorn gelagert ist. Vorzugsweise ist der Nabenkörper einteilig ausgebildet, er kann aber ebenso zweiteilig, dreiteilig oder mehr als dreiteilig ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einstellen einer Viskosität einer dickflüssigen Phase innerhalb einer Separatorvorrichtung, vorzugsweise innerhalb der vorstehend beschriebenen Separatorvorrichtung. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts eines Antriebsmotors, Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors, Erhöhen einer Pumpendrehzahl eines Pumpenantriebs, falls der Istwert über dem Sollwert liegt und Verringern der Pumpendrehzahl, falls der Istwert unter dem Sollwert liegt.
Der Istwert des Antriebswerts des Antriebsmotors wird vorzugsweise mittels einer Erfassungseinheit erfasst. Es ist bevorzugt, dass der Antriebswert proportional zu der Viskosität der dickflüssigen Phase ist. Es ist besonders bevorzugt, dass ein Istwert eines Antriebsstroms des Antriebsmotors erfasst wird. Vorzugsweise wird der Istwert mit dem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors mittels einer Vergleichereinheit verglichen. Der Sollwert ist vorzugsweise ein Sollwert des Antriebsstroms des Antriebsmotors. Es ist besonders bevorzugt, dass der Sollwert ein von einem Benutzer eingestellter Sollwert ist. Vorzugsweise wird ein Ausgangssignal basierend auf der ermittelten Abweichung erzeugt. Das Ausgangssignal wird vorzugsweise von einem Regelglied erzeugt und an den Pumpenantrieb ausgegeben. Es ist besonders bevorzugt, dass das Ausgangsignal den Pumpenantrieb veranlasst, die Pumpendrehzahl proportional zu der Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert anzupassen.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Sollwert im Verhältnis zu einer angestrebten Viskosität der dickflüssigen Phase eingestellt wird. Für den Fall, dass die einzustellende bzw. angestrebte Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise gering sein soll, kann ein von einem Benutzer ein vergleichsweise geringer Sollwert eingestellt werden. Für den Fall, dass die einzustellende Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise hoch sein soll, kann von einem Benutzer ein vergleichsweise hoher Sollwert eingestellt werden. Der Benutzer stellt den Sollwert vorzugsweise an einer Benutzeroberfläche ein, die mit der Vergleichereinheit gekoppelt ist.
Es ist bevorzugt, dass die Viskosität der dickflüssigen Phase durch Erhöhen des Sollwerts erhöht wird. Der Benutzer kann hierzu vorzugsweise an einer Einstelleinheit der Benutzeroberfläche den Sollwert erhöhen. Es ist bevorzugt, dass der Sollwert auch im Betriebszustand erhöht werden kann. Insofern kann der Benutzer, wenn er während des Betriebs bemerkt, dass die dickflüssige Phase nicht ausreichend viskos ist, den Sollwert jederzeit erhöhen.
Zum Verringern der Viskosität der dickflüssigen Phase wird der Sollwert vorzugsweise verringert. Es ist bevorzugt, dass der Benutzer den Sollwert an der Einstelleinheit der Benutzeroberfläche verringern kann. Dies ist vorzugsweise auch im Betriebszustand möglich, damit ein Benutzer, wenn er während des Betriebs bemerkt, dass die dickflüssige Phase zu hochviskos ist, den Sollwert jederzeit verringern kann. Zum Erhöhen bzw. Verringern des Sollwerts können ein Schieberegler, Einstelltasten oder ähnliches vorgesehen sein.
In einem bevorzugten Schritt des Verfahrens wird der eingestellte Sollwert an einen Speicher bereitgestellt. Auf dem Speicher können die eingestellten Sollwerte zwischengespeichert und für nachfolgende Einstellvorgänge aufgerufen und erneut eingestellt werden.
Ein bevorzugter Schritt des Verfahrens ist das Ansteuern des Antriebsmotors mit einem Antriebsmotorsteuergerät zum Wechseln der Drehrichtung des Antriebsmotors. Vorzugsweise wird hierdurch die Durchströmung eines Mediums durch eine Siebkammer beeinflusst. Die Durchströmung kann insbesondere dann beeinflusst werden, wenn ein Rotor, welcher von dem Antriebsmotor angetrieben wird, schraubenförmig ausgebildet ist. Bei einer ersten Drehrichtung wird durch die schraubenförmige Ausbildung des Rotors eine Förderwirkung erzielt. Die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer wird verkürzt, das Medium wird weniger stark angedickt und die dickflüssige Phase weist folglich eine vergleichsweise geringere Viskosität auf. Bei einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung wird eine Bremswirkung erzielt. Die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer wird erhöht, das Medium wird verstärkt angedickt und die dickflüssige Phase weist infolgedessen eine vergleichsweise höhere Viskosität auf.
Die Erfindung betrifft zudem eine Regeleinrichtung zum Regeln einer Viskosität einer dickflüssigen Phase innerhalb einer Separatorvorrichtung, vorzugsweise innerhalb einer vorstehend beschriebenen Separatorvorrichtung. Die Regeleinrichtung umfasst eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts eines Antriebsmotors, eine Vergleichereinheit zum Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors und ein Regelglied zum Erzeugen eines Ausgangssignals an einen Pumpenantrieb. Das Ausganssignal veranlasst den Pumpenantrieb eine Pumpendrehzahl zu verringern, falls der Istwert unter dem Sollwert liegt. Falls der Istwert über dem Sollwert liegt, veranlasst das Ausgangssignal den Pumpenantrieb, die Pumpendrehzahl zu erhöhen.
Die Regeleinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Sollwert über eine Benutzeroberfläche zu empfangen. Es ist besonders bevorzugt, dass die Vergleichereinheit der Regeleinrichtung den Sollwert über die Benutzeroberfläche empfängt. Der von der Benutzeroberfläche empfangene Sollwert ist vorzugsweise ein Sollwert, den ein Benutzer im Verhältnis zu einer angestrebten Viskosität der dickflüssigen Phase an der Benutzeroberfläche eingestellt hat. Für den Fall, dass die einzustellende bzw. angestrebte Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise gering sein soll, kann von einem Benutzer ein vergleichsweise geringer Sollwert eingestellt werden. Für den Fall, dass die einzustellende Viskosität der dickflüssigen Phase vergleichsweise hoch sein soll, kann von einem Benutzer ein vergleichsweise hoher Sollwert eingestellt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase zu erhöhen, falls ein Sollwert empfangen wird, der höher als ein zuvor empfangener Sollwert ist. Es ist besonders bevorzugt, dass das Ausgangsignal den Pumpenantrieb veranlasst, die Pumpendrehzahl proportional zu der Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert zu erhöhen bzw. zu verringern. Wenn ein Sollwert empfangen wird, der höher als ein zuvor empfangener Sollwert ist, verändert sich die von der Vergleichereinheit ermittelte Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert. Durch eine zu der Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert proportionale Anpassung der Pumpendrehzahl können bereits minimale Anpassungen des Sollwerts berücksichtigt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase zu verringern, falls ein Sollwert empfangen wird, der geringer als ein zuvor empfangener Sollwert ist. Wenn ein Sollwert empfangen wird, der geringer als ein zuvor empfangener Sollwert ist, verändert sich die von der Vergleichereinheit ermittelte Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert. Bei einer zu der Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert proportionalen Anpassung der Pumpendrehzahl führt ein im Vergleich zu einem vorher empfangenen verringerter Sollwert dazu, dass die Pumpendrehzahl, für den Fall, dass der Sollwert noch über dem Istwert liegt, proportional weniger stark verringert, und für den Fall, dass der Sollwert unter dem Istwert liegt, proportional stärker erhöht wird.
Vorzugsweise ist die Regeleinrichtung dazu eingerichtet, einen an einem Speicher zwischengespeicherten Sollwert zu empfangen. Es ist bevorzugt, dass die an der Benutzeroberfläche eingestellten Sollwerte an dem Speicher zwischengespeichert werden, um von einem Benutzer in einem folgenden Einstellvorgang erneut aufgerufen werden zu können.
Es ist bevorzugt, dass die Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Antriebsmotors zu regeln. Die Drehrichtung des Antriebsmotors kann vorzugsweise mittels eines Antriebsmotorsteu- ergerät gewechselt werden. Es ist bevorzugt, dass der Rotor der Separatorvorrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einer ersten Drehrichtung einer Förderwirkung und bei einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung eine Bremswirkung erzielt wird. Durch die Förderwirkung wird die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer verkürzt, das Medium wird weniger stark angedickt und die dickflüssige Phase weist folglich eine vergleichsweise geringere Viskosität auf. Durch die Bremswirkung wird die Verweilzeit des Mediums in der Siebkammer erhöht, das Medium wird verstärkt angedickt und die dickflüssige Phase weist infolgedessen eine vergleichsweise höhere Viskosität auf. Es ist daher bevorzugt, dass die Pumpendrehzahl unter Berücksichtigung der Förderwirkung bzw. Bremswirkung angepasst wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Steuerung der vorstehend beschriebenen Regeleinrichtung vorgeschlagen, wobei das Computerprogramm Programmcodemittel aufweist, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens, umfassend die Schritte Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts eines Antriebsmotors, Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors, Erhöhen einer Pumpendrehzahl eines Pumpenantriebs, falls der Istwert über dem Sollwert liegt, und Verringern der Pumpendrehzahl, falls der Istwert unter dem Sollwert liegt, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner der Regeleinrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Ver- gleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, diese zeigen in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Separatorvorrichtung;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht des Rotors;
Fig. 3A eine Draufsicht auf den Rotor samt Bewegungsbahn des Rotors
Fig. 3B eine Draufsicht auf den Rotor ohne Bewegungsbahn des Rotors;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Separatoreinheit;
Fig. 5 eine Darstellung der Kräfte an dem Rotor;
Fig. 6 eine Detailansicht der Lagerungsanordnung;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Konstruktionsstands der Separatorvorrichtung;
Fig. 8 eine weitere Darstellung des Konstruktionsstands der Separatorvorrichtung; und in
Fig. 9 eine Benutzeroberfläche.
In Fig. 1 ist die Separatorvorrichtung 1 dargestellt. Sie umfasst eine Pumpe 2 mit einem Pumpenantrieb 4, eine Separatoreinheit 6, einen Antriebsmotor 8 sowie eine Regeleinrichtung 10. Die Regeleinrichtung 10 weist eine Erfassungseinheit 12, eine Vergleichereinheit 14 und ein Regelglied 16 auf. In der in Figurl gezeigten Ausführung der Separatorvorrichtung 1 sind die Vergleichereinheit 14 und das Regelglied 16 in einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst.
Die Separatoreinheit 6 ist geschnitten dargestellt. Die Separatoreinheit 6 umfasst ein Gehäuse 18 mit einem Einlass 20 für ein Medium M, einem ersten Auslass 22 für eine dünnflüssige Phase F und einem zweiten Auslass 24 für eine dickflüssige Phase A. Das Medium M wird mittels der Pumpe 2 durch den Einlass 20 mit einem Zuführvolumenstrom Q in die Separatoreinheit 6 gefördert. Der Zuführvolumenstrom Q ist abhängig von einer Pumpendrehzahl des Pumpenantriebs 4. Je höher die Pumpendrehzahl ist, desto höher ist der Zuführvolumenstrom Q. Vorzugsweise besteht zwischen Zuführvolumenstrom Q und Pumpendrehzahl des Pumpenantriebs 4 eine lineare, besonders bevorzugt eine proportionale Abhängigkeit.
Das Medium M tritt in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zunächst in einen dritten Rohrstutzen 54, im Folgenden auch als Einlassstutzen bezeichnet, ein. Der Einlassstutzen 54 ist Teil des Gehäuses 18 und ist bevorzugt an einem unteren Abschnitt des Gehäuses 18 angeordnet. Der Einlassstutzen 54 ist in fluider Verbindung mit einer Siebkammer 26. Die Siebkammer 26 wird radial einerseits durch einen Siebkörper 28 und andrerseits wenigstens teilweise durch einen Rotor 30 begrenzt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Siebkörper 28 ein stationärer Siebkörper.
Der Rotor 30 ist ein zylindrischer Hohlkörper. Der Rotor 30 weist einen Rotormantel 32 auf, der eine Rotorumfangsfläche 34 bildet (vgl. Figur 2). Die Rotorumfangsfläche 34 ist erhebungsfrei ausgebildet, d.h. an der Rotorumfangsfläche 34 sind keine Profilelemente angeordnet. Der Rotor 30 ist axial abgedichtet ausgebildet, sodass das Medium M nicht in den zylindrischen Hohlkörper des Rotors 30 eindringen kann. Der Rotor 30 rotiert um eine Rotorachse LR. Die Rotorachse LR ist bevorzugt koaxial zu einer Siebkörperachse LS des Siebkörpers 28 angeordnet. Der Siebkörper 28 ist zylindrisch ausgebildet. Zwischen dem Rotor 30 und dem Siebkörper 28 ist ein Ringspalt 36 gebildet, durch den das Medium M von einem Eingangsabschnitt 38 zu einem Ausgangsabschnitt 40 hindurchfließt. Der Ringspalt 36 bildet den Teil der Siebkammer 26, innerhalb dem das zugeführte Medium M angedickt wird. Das Medium M, welches an dem Eingangsabschnitt 38 in den Ringspalt 36 der Siebkammer 26 eintritt und an dem Ausgangsabschnitt 40 aus dem Ringspalt 36 der Siebkammer 26 austritt, wird durch die Rotationsbewegung des Rotors 30 in Rotationsrichtung beschleunigt und wenigstens teilweise aus der Siebkammer 26 durch Öffnungen (nicht gezeigt) des Siebkörpers 28 in eine Filtrationskammer 42 befördert. Das in der Siebkammer 26 verbleibende Medium M wird entwässert und folglich angedickt. In der Filtrationskammer 42 sammelt sich die gefilterte Flüssigkeit und bildet eine dünnflüssige Phase F des eintretenden Medium M, wohingegen sich in der Siebkammer 26 eine dickflüssige Phase A des eintretenden Mediums M bildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 erstreckt sich der Rotor 30 nicht über die gesamte Länge des Siebkörpers 28. Es ist bevorzugt, dass sich der Rotor 30 in einem Bereich von etwa 20 % bis 100%, bevorzugt 50 % bis 100 %, besonders bevorzugt 70 % bis kleiner 100% der Länge des Siebkörpers 28 erstreckt.
Die Filtrationskammer 42 wird radial einerseits durch den Siebkörper 28 und andrerseits durch das Gehäuse 18 begrenzt. Die Filtrationskammer 42 ist in fluider Verbindung mit dem ersten Auslass 22 für die dünnflüssige Phase F. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 gelangt die dünnflüssige Phase F über einen ersten Rohrstutzen 50 zu dem ersten Auslass 22. Das in der Siebkammer 26 und insbesondere in dem Ringspalt 36 angedickte Medium M tritt als dickflüssige Phase A durch den zweiten Auslass 24 des Gehäuses 18 aus. Die dickflüssige Phase A gelangt über einen zweiten Rohrstutzen 52 zu dem zweiten Auslass 24 für die dickflüssige Phase A. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der zweite Rohrstutzen 52 gebogen ausgebildet.
Das Gehäuse 18 weist einen Deckel 56 auf, der zum Verschließen des Gehäuses 18 ausgebildet ist. Der Deckel 56 ist verschwenkbar gelagert. Gemäß Figur 1 befindet sich der Deckel 56 in einer Schließstellung. An dem Gehäuse 18 ist eine Mechanikeinheit 60 ausgebildet, wodurch der Deckel 56 von der in Figur 1 gezeigten Schließstellung in eine Kippstellung (nicht gezeigt) verbracht werden kann. Wenn der Deckel 56 in einer Schließstellung ist, wird der Deckel 56 an einer der Mechanikeinheit 60 gegenüberliegenden Seite kraftschlüssig mit dem Gehäuse 18 verbunden. Der Deckel 56 kann sich folglich in der Schließstellung nicht selbstständig lösen. Zum Verbringen des Deckels 56 von der Schließstellung in die Kippstellung kann ein Benutzer die kraftschlüssige Verbindung lösen und den Deckel 56 händisch in die Kippstellung verbringen. In der Kippstellung wird die Separatoreinheit 6 für den Benutzer leicht zugänglich und es können Servicearbeiten wie bspw. Reinigungen durchgeführt werden. Der erste Rohrstutzen 50 und der zweite Rohstutzen 52 sind vorzugsweise keine Elemente des Deckels 56 (vgl. Fig. 8). Infolgedessen kann der Deckel 56 geöffnet werden, ohne die Rohrstutzen 50, 52 zu demontieren. Die Servicezeiten werden reduziert. Der Rotor 30 wird von dem Antriebsmotor 8 angetrieben. Eine Antriebswelle 62 koppelt den Antriebsmotor 8 mit dem Rotor 30. Die Lagerungsanordnung zwischen der Antriebswelle 62 und dem Rotor 30 wird mit Bezug auf Figur 6, welche eine Detailansicht der Lagerungsanordnung zeigt, beschrieben.
Die Erfassungseinheit 12 ist mit dem Antriebsmotor 8 gekoppelt und dazu ausgebildet, einen Istwert IW eines Antriebswerts AW des Antriebsmotors 8 zu erfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinheit 12 ein Strommessgerät. Es wird demnach ein Istwert IW eines Motorstroms des Antriebsmotors 8 erfasst. Es ist bevorzugt, dass eine Abhängigkeit des Motorstroms von der Geschwindigkeit des Durchströmens (Volumenstrom) der Separatoreinheit 6 ermittelt wird. Unter Berücksichtigung dieser Abhängigkeit kann vorzugsweise ein korrigierter Istwert IW des Motorstroms an der Vergleichereinheit 14 bereitgestellt und mit einem Sollwert SW verglichen werden.
Das Strommessgerät bzw. die Erfassungseinheit 12 ist mit der Vergleichereinheit 14 gekoppelt und stellt dieser den erfassten Istwert IW bereit. Der Vergleichereinheit 14 wird zudem ein Sollwert SW des Antriebswerts AW des Antriebsmotors 8 zugeführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sollwert SW ein Sollwert des Motorstroms des Antriebsmotors 8. Der Sollwert SW kann ein vorgegebener Sollwert SW sein. Besonders bevorzugt ist der Sollwert SW jedoch ein von einem Benutzer der Separatorvorrichtung 1 einstellbarer Sollwert SW. Die Vergleichereinheit 14 ist dazu ausgebildet, den Sollwert SW mit dem Istwert IW zu vergleichen und eine Abweichung von dem Sollwert SW zu dem Istwert IW zu ermitteln. Das Regelglied 16 ist mit der Vergleichereinheit 14 gekoppelt und erzeugt ein Ausgangssignal AS, welches auf der von der Vergleichereinheit 14 ermittelten Abweichung zwischen dem Sollwert SW und dem Istwert IW basiert. Das Ausgangssignal AS wird von dem Regelglied 16 an dem Pumpenantrieb 4 bereitgestellt.
In Figur 2 ist eine Detailansicht des Rotors 30 gezeigt. Der Rotor 30 ist, wie bereits beschrieben, ein zylindrischer Hohlkörper. Der Rotormantel 32 ist bevorzugt aus einem Blech gewalzt. Eine Deckfläche 64 des Rotors ist als Rotorabdichtung 66 ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Rotorabdichtung 66 eine Öffnung 68 auf. Diese Öffnung 68 ist jedoch im Betriebszustand der Separatorvorrichtung nicht geöffnet, sondern verschlossen ausgebildet (vgl. Figur 4), sodass im Betrieb das Medium M nicht in den Rotor 30 eindringen kann.
Figuren 3A und 3B zeigen eine Draufsicht auf die Deckfläche 64 des Rotors 30. Figur 3A zeigt zudem die Bewegungsbahn 70 (gestrichelte Linie) des Rotors 30, wenn er von dem Antriebsmotor 8 um die Rotorachse LR angetrieben wird. Der Rotor 30 weist gemäß den Figuren 2, 3A und 3B eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Form auf. In der Draufsicht gemäß Figuren 3A und 3B bildet der Rotormantel 32 eine geschlossene, konvexe Kurve 72, wobei die Kurve 72 eine Kurve konstanter Breite B ist. Zur Veranschaulichung der Breite B sind in Figur 3B zwei parallele Hilfsgeraden 74, 76, die die Kurve 72 an zwei gegenüberliegenden Seiten tangieren, eingezeichnet. Die Breite B zwischen diesen beiden Hilfsgeraden 74, 76 bleibt konstant, unabhängig davon, an welcher Stelle die parallelen Geraden 74, 76 die Kurve 72 tangieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Kurve 72 eine Art Dreieck, wobei Ecken 78, 80, 82 des Dreiecks abgerundet ausgebildet sind. Es ist auch möglich, dass die Kurve 72 eine Art Viereck, Fünfeck oder ein Mehreck mit mehr als fünf Ecken bildet, wobei die Ecken bevorzugt abgerundet ausgebildet sind. Figur 3A zeigt, dass die Bewegungsbahn 70 des Rotors eine um die Rotorachse LR konzentrische Kreisbahn bildet, wobei die Rotorachse LR senkrecht zur Betrachtungsebene der Figur 3A verläuft und die Öffnung 68, welche als Kreis ausgebildet ist, in ihrem Mittelpunkt MP (vgl. Figur 3B) schneidet. Dies bedeutet, dass ein beliebiger Punkt auf der Rotorumfangsfläche 34 auf einer Kreisbahn um die Rotorachse LR bewegt wird.
In Figur 4 ist eine zur Rotorachse LR und zur Siebkörperachse LS horizontale Schnittansicht der Separatoreinheit 6 dargestellt. Gezeigt sind der Rotor 30, der Siebkörper 28 und das Gehäuse 18. Rotor 30 und Siebkörper 28 begrenzen die Siebkammer 26. Siebkörper 28 und Gehäuse 18 begrenzen die Filtrationskammer 42. Der Rotor 30 weist die oben beschriebene Form auf. Rotorachse LR und Siebkörperachse LS sind koaxial zueinander angeordnet. Die Öffnung 68 des Rotors ist geschlossen ausgebildet. Der Ringspalt 36, der sich zwischen dem Rotor 30 und dem Siebkörper 28 bildet, ist ungleichmäßig breit ausgebildet. Das heißt, dass der Raum wischen Rotor 30 und Siebkörper 28 ein sich in der Spaltbreite veränderlicher Raum ist. An den Stellen, an denen die abgerundeten Ecken 78, 80, 82 des Rotors 30 dem Siebkörper 28 gegenüberliegen, ist der Ringspalt 36 deutlich keiner als an den Stellen, an denen die Kurvenabschnitte, welche zwischen den abgerundeten Ecken 78, 80, 82 ausgebildet sind, dem Siebkörper 28 gegenüberliegen.
Figur 5 zeigt eine gemessene Druckbelastung an dem rotierenden Rotor 30 sowie eine schematische Ansicht der Kraftanordnung an dem Rotor 30. Die an dem Rotor 30 gemessenen Drücke (in bar) ergeben eine zentrische 3-Punkt Anordnung 84. Die gezeigten Druckkurven 86, 88, 90 von einem ersten Punkt 92 zu einem benachbarten Punkt 94 zeigen zunächst eine steigende Druckbelastung von dem Rotor 30 auf den Siebkörper 28. Der Druck steigt bis zu einer maximalen Druckbelastung Pmax an, danach fällt der Druck ab. Die Druckkurven 86, 88, 90 zeigen, dass der Druck an dem rotierenden Rotor 30 nahezu gleichmäßig auf- und abgebaut werden. Druckkräfte 96 und Zugkräfte 98, welche an dem Rotor 30 angreifen, lösen sich also weitestgehend auf, und auch der Siebkörper 28 wird nahezu gleichmäßig belastet.
In den Abschnitten, in denen Druck der aufgebaut wird bzw. Druck von dem Rotor 30 auf den Siebkörper28 ausgeübt wird, entstehen Druckzonen. In den Abschnitten, in denen der Druck abgebaut wird bzw. Zugkräfte auf den Rotor 30 wirken, entstehen Zugzonen.
In den Druckzonen wird das Medium M, welches in die Siebkammer 26 und somit in den Ringspalt 36 zwischen dem Rotor 30 und dem Siebkörper 28 strömt, aus der Siebkammer 26 durch den Siebkörper 28 in die Filtrationskammer 42 gedrückt. In den Zugzonen wird das Medium M aus der Filtrationskammer 42 durch den Siebkörper 28 in die Siebkammer 26 zurückgesogen. Durch die abwechselnden Druck- und Zugzonen können die Öffnungen (nicht gezeigt) des Siebkörpers 28 durchgespült werden.
Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung der Separatoreinheit 6 im Bereich der Antriebswelle 62, wobei die Lageranordnung zwischen Antriebswelle 62 und Rotor 30 detailliert dargestellt ist. Der Rotor 30 selbst ist in Figur 6 nicht dargestellt, jedoch eine erste Stützstrebe 100 und eine zweite Stützstrebe 102, die senkrecht zu dem Rotormantel 32 des Rotors 30 angeordnet sind (vgl. Figur 1). Die zweite Stützstrebe 102 bildet zudem eine axiale Abdichtung des Rotors 30. Die Stützstreben 100, 102 stützen den Rotor 30 auf einem Nabenkörper 104 ab. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist der Nabenkörper 104 dreiteilig ausgebildet. Es ist aber ebenso möglich, dass der Nabenkörper einteilig, zweiteilig oder mehr als dreiteilig ausgebildet. Der erste Nabenkörperabschnitt 106, der zweite Nabenkörperabschnitt 108 und der dritte Nabenkörperabschnitt 110 sind vorzugsweise formschlüssig miteinander verbunden. Zwischen dem ersten Nabenkörperabschnitt 106 und der Antriebswelle 62 ist gemäß Figur 6 eine erste Welle-Nabe Verbindung 112 ausgebildet. Die Antriebswelle 62 weist hierzu an einem ersten axialen Ende 113 bzw. im Bereich der ersten Welle-Nabe Verbindung 112 ein Profil auf, welches in eine korrespondierende Aussparung des ersten Nabenkörperabschnitts eingreifen kann.
Die in Figur 6 gezeigte erste Welle-Nabenverbindung 1 12 zwischen der Antriebswelle 62 und dem Nabenkörper 104 ist eine axial bewegliche Verbindung. Infolgedessen werden zwischen der Antriebswelle 62 und dem Nabenkörper 104 keine Axialkräfte übertragen. Lediglich das Drehmoment wird von der Antriebswelle 62 auf den Nabenkörper 104 übertragen. Da der Nabenkörper 104 über die Stützstreben 100, 102 mit dem Rotor 30 gekoppelt ist, wird der Rotor 30 folglich in Rotation versetzt.
In Figur 6 ist zudem ein hohler Achsendorn 114 abgebildet. Die Antriebswelle 62 verläuft durch den Achsendorn 114 hindurch. Eine Zentralachse des Achsendorns LA ist koaxial zu der Längsachse der Antriebswelle LW ausgerichtet. Die Zentralachse des Achsendorns LA und somit ebenfalls die Längsachse der Antriebswelle LW sind zudem koaxial zur Rotorachse LR und zur Siebkörperachse LS ausgebildet. Achsendorn 114 und Antriebswelle 62 sind bevorzugt berührungsfrei zueinander angeordnet. Der Achsendorn 114 ist starr ausgebildet und an einem Gehäuseabschnitt befestigt (vgl. Figur 1). In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist der Nabenkörper 104 an dem starren Achsendorn 114 mittels einer Fest-Ios-Lagerung gelagert, wobei das Loslager 116 der ersten Welle-Nabe Verbindung 112 axial näher ist als das Festlager 118. Zum Fixieren der Innenringe des Festlagers 1 18 und des Loslagers 116 an dem Achsendorn 114 sind zudem eine Hülse 120 sowie ein axiales Fixierungselement 122 vorgesehen. Gemäß Figur 6 ist das axiale Fixierungselement 122 kraftschlüssig mittels einer Schraube mit dem Achsendorn 114 verbunden.
Eine zweite Welle-Nabe Verbindung 124 ist zwischen einer Motornabe 126 und der Antriebswelle 62 vorgesehen. Die Antriebswelle 62 weist hierzu an einem zweiten axialen Ende 128, welches dem ersten axialen Ende 113 gegenüberliegt, ein Profil auf, welches in eine korrespondierende Aussparung der Motornabe 126 eingreift. Über diese zweite Welle- Nabe Verbindung 124 wird das Drehmoment des Antriebsmotors 8 auf die Antriebswelle 62 übertragen.
Figur 7 zeigt einen Konstruktionsstand der Separatorvorrichtung 1 , wobei die Separatoreinheit 6 geschnitten dargestellt ist. Die Spearatoreinheit 6 gemäß Figur 7 entspricht im Wesentlichen der Separatoreinheit 6 gemäß Figur 1 , sodass hierfür auf die Beschreibung bzgl. der Figur 1 verwiesen wird. Die Separatoreinheit 6 ist auf einem Stand körper 130 aufgebaut und kann hierüber auf einem Boden aufgestellt werden. Der Standkörper 130 weist eine ausreichend große Aussparung auf, innerhalb der der Antriebsmotor 8 angeordnet ist. Der Antriebsmotor 8 ist folglich zwischen der Separatoreinheit und dem Boden angeordnet. Gemäß Figur 7 ist der Antriebsmotor 8 in einem Motorgehäuse 132 angeordnet.
Der Antriebsmotor 8 ist mit einem Antriebsmotorsteuergerät 134 gekoppelt. Das Antriebsmotorsteuergerät 134 steuert den Motor an. Über das Antriebsmotorsteuergerät 134 können bspw. die Drehrichtung, das Drehmoment, der Motostrom oder weitere Antriebswerte des Antriebsmotors gesteuert werden. Der Antriebsmotor 8 ist zudem mit der Erfassungseinheit 12 bzw. dem Strommessgerät zum Erfassen des Motorstroms gekoppelt. Der mittels des Strommessgeräts erfasste Motostroms wird als Istwert IW an der Vergleichereinheit 14 bereitgestellt. Als Vergleichswert wird der Vergleichereinheit 14 zudem ein Sollwert SW des Motorstroms bereitgestellt. Zum Einstellen des Sollwerts SW weist die Separatorvorrichtung 1 eine Benutzeroberfläche 136 mit einer Einstelleinheit 138 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist die Benutzeroberfläche 136 an dem Gehäuse 18 der Separatoreinheit 6 angeordnet.
Der Sollwert SW kann von einem Benutzer im Verhältnis zu einer angestrebten Viskosität der dickflüssigen Phase A eingestellt werden, wobei der Sollwert SW (Motorstrom) proportional zur Viskosität der dickflüssigen Phase A ist. Je höher die Viskosität sein soll, desto höher wird der Sollwert SW vom Benutzer eingestellt. Zum Erhöhen des Sollwerts SW ist eine erste Einstelltaste 140 vorgesehen. Über die erste Einstelltaste 140 kann ein Benutzer, vorzugsweise auch während des Betriebs der Separatorvorrichtung 1 , den Sollwert SW erhöhen. Vorzugweise kann der Sollwert SW sukzessive in gleichmäßigen Schritten erhöht werden. Zum Verringern des Sollwerts SW ist eine zweite Einstelltaste 142 vorgesehen. Mittels der zweiten Einstelltaste 142 kann ein Benutzer den Sollwert SW vorzugsweise in gleichmäßigen Schritten erhöhen. Zum Erhöhen und Verringern des Sollwert SW kann alternativ oder zusätzlich ein Schieberegler vorgesehen sein. Es ist zudem möglich, dass der Benutzer auf in einem Speicher 180 hinterlegte Sollwerte SW zugreifen kann. Die in dem Speicher 180 hinterlegten Sollwerte SW sind vorzugsweise Sollwerte SW, die der Benutzer in vorherigen Einstellvorgängen an der Einstelleinheit 138 eingestellt und an dem Speicher 180 bereitgestellt hat (vgl. Figur 9). Ferner ist es möglich, dass der Sollwert SW in Abhängigkeit von der Separatorvorrichtung nachgeordneten Vorrichtungen oder Verfahren automatisch einstellbar ist. Hierzu ist es bevorzugt, dass der Speicher 180 Sollwerte SW aufweist, die nachgeordneten Vorrichtungen oder Verfahren zugeordnet sind, und die in Abhängigkeit der nachgeordneten Vorrichtungen oder Verfahren automatisch aufgerufen und an der Einstelleinheit 138 eingestellt werden.
Die Vergleichereinheit 14 ermittelt eine Abweichung zwischen dem von der Erfassungseinheit 12 bzw. dem Strommessgerät erfassten Istwert IW und dem eingestellten Sollwert SW. Die ermittelte Abweichung wird von der Vergleichereinheit 14 an dem Regelglied 16 bereitgestellt. Die Vergleichereinheit 14 und das Regelglied 16 sind gemäß Figur 7 (wie in Figur 1) in einer gemeinsamen Baugruppe angeordnet. Basierend auf der Abweichung erzeugt das Regelglied 16 ein Ausgangssignal, das dem Pumpenantrieb 4 zugeführt wird. Wenn der Istwert IW unter dem Sollwert SW liegt, veranlasst das erzeugte Ausgangssignal AS, den Pumpenantrieb 4 die Pumpendrehzahl zu verringern. Ein Verringern der Pumpendrehzahl führt dazu, dass das Medium M mit einem verringerten Zuführvolumenstrom Q durch den Einlass 20 in die Separatoreinheit 6 und damit in die Siebkammer 26 gefördert wird. Aufgrund des verringerten Zuführvolumenstroms Q erhöht sich die Verweilzeit des Medium M in der Siebkammer 26 und das Medium M hat mehr Zeit zum Entwässern. In der Folge wird das Medium M innerhalb der Siebkammer 26 verstärkt angedickt und weist eine höhere Viskosität auf. Wenn der Istwert IW über dem Sollwert SW liegt, veranlasst das erzeugte Ausgangssignal AS, den Pumpenantrieb 4 die Pumpendrehzahl zu erhöhen. Ein Erhöhen der Pumpendrehzahl führt dazu, dass das Medium M mit einem erhöhten Zuführvolumenstrom Q in die Siebkammer 26 einströmt. Aufgrund der erhöhten Zuführvolumenstroms Q verringert sich die Verweilzeit des Mediums M in der Siebkammer 26. Je kürzer die Verweilzeit (hoher Volumenstrom), desto weniger Zeit hat der Siebkörper 28 zum Entwässern des Mediums M. Hierdurch wird das Medium M weniger angedickt und die Viskosität verringert sich.
Figur 8 zeigt eine weitere Darstellung des Konstruktionsstands der Separatorvorrichtung 1 . Der Standkörper 130 ist mittels vier Standfüßen 144 auf dem Boden aufgestellt.
In Figur 8 ist keine Innenansicht des Separatoreinheit 6 dargestellt, sondern die Figur 8 zeigt lediglich das Gehäuse 18 der Separatoreinheit 6. Das Gehäuse 18 weist den Deckel 56 auf, der an dem Gehäuse 18 verschwenkbar gelagert ist. Zum Verbringen des Deckels 56 von der Schließstellung in die Kippstellung weist der Deckel 56 einen Haltegriff 150 auf. Ein Benutzer kann den Haltegriff 150 greifen und den Deckel 56 um eine Kippachse K verschwenken. Die Kippachse K verläuft durch Scharniere 200 der Mechanikeinheit 60. Der erste und der zweite Auslass 22, 24 sind gemäß Figur 8 parallel nebeneinander angeordnet. An dem Gehäuse 18 sind der erste Rohrstutzen 50 für die dünnflüssige Phase F und der zweite Rohrstutzen 52 für die dickflüssige Phase A angeordnet. Der erste Rohrstutzen 50 mündet in den ersten Auslass 22, der zweite Rohrstutzen 52 mündet in den zweiten Auslass 24. Die Rohstutzen 50, 52 bilden vorzugsweise einen Gegenanschlag, der den Deckel 56 in einer Kippstellung (nicht gezeigt) hält. Der Einlass 20 ist an einer dem Deckel 56 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 18 angeordnet. Es ist vorgesehen, dass der Einlass 20 mit der Pumpe 2 koppelbar ist (in Figur 8 nicht dargestellt). An dem Einlass 20 ist vorzugsweise ein Druckmanometer 148 angeordnet. Das Druckmanometer 148 ist dazu eingerichtet, den Druck des durch den Einlass 20 strömenden Mediums M zu erfassen. Die in Figur 9 dargestellte Benutzeroberfläche 160 weist einen Touchscreen 162 auf, der von einem Begrenzungsrand 164 umgeben ist. Die Einstelleinheit 138 wird auf dem Touchscreen 162 digital dargestellt. Die Einstelleinheit 138 umfasst die erste Einstelltaste 140 und die zweite Einstelltaste 142 sowie zusätzlich einen Schieberegler 170. Es ist ebenso möglich, dass die Einstelleinheit 138 entweder einen Schieberegler 170 oder Einstelltasten 140, 142 aufweist. Der Schieberegler umfasst einen Schleifer 172, der entlang eines Balkens bewegt werden kann. Der Schleifer 172 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 mittels Berührung eines Benutzers verschoben werden. Durch Verschieben des Schleifers 172 kann der Sollwert SW erhöht bzw. verringert werden. Zusätzlich sind Einstelltasten 140, 142 vorgesehen, über die der Sollwert SW ebenfalls eingestellt werden kann. Die Einstelltasten können durch eine punktuelle Berührung betätigt werden. Die erste Einstelltaste 140 zum Erhöhen des Sollwert SWweist ein Pluszeichen auf, welches objektiv mit einer Erhöhung eines Werts verbunden wird. Die zweite Einstelltaste 142 zum Verringern des Sollwerts weist ein Minuszeichen auf, welches objektiv mit einem Verringern eines Wert verbunden wird. Es ist bevorzugt, dass der Sollwert SW mittels der Einstelltasten 140, 142 in gleichmäßigen Schritten erhöht bzw. verringert werden kann. Vorzugsweise bewegt sich der Schleifer 172 automatisch bei Betätigen der Einstelltasten 140, 142 in Richtung der jeweils betätigten Einstelltaste 140, 142. Das heißt, bei Betätigen der ersten Einstelltaste 140 bewegt sich der Schleifer automatisch entlang des Balkens in Richtung der ersten Einstelltaste 140, und bei Betätigen der zweiten Einstelltaste 142 automatisch in Richtung der zweiten Einstelltaste 142.
Der eingestellte Sollwert SW wird über eine Sollwertanzeige 168 angezeigt. Zudem kann eine Istwertanzeige 166 vorgesehen sein, die den erfassten Istwert IW anzeigt. Die Benutzeroberfläche 136 ist mit der Regeleinrichtung 10 gekoppelt. Hierüber kann der eingestellten Sollwert SW an der Vergleichereinheit 14 (in Figur 9 nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Zudem kann hierüber der mittels der Erfassungseinheit 12 (in Figur 9 nicht gezeigt) erfasste Istwert an der Benutzeroberfläche 160 bereitgestellt und an der Sollwertanzeige 168 angezeigt werden.
Die Benutzeroberfläche 160 ist ferner mit einem Speicher 180 gekoppelt, an dem die eingestellten Sollwerte SW bereitgestellt werden. In dem Speicher 180 können eingestellte Sollwerte SW zwischengespeichert und für nachfolgende Einstellvorgänge erneut aufgerufen werden. Die in dem Speicher 180 hinterlegten Sollwerte SW werden vorzugsweise in einer Speicheranzeige 182 angezeigt. Der Benutzer kann sich in der Speicheranzeige 182 die hinterlegten Sollwert SW ansehen und mittels Berührung einen gewünschten Sollwert SW auswählen. Der hierdurch ausgewählte Sollwert SW wird dann an der Einstelleinheit 138 eingestellt. Es ist bevorzugt, dass die an dem Speicher 180 bereitgestellten Sollwerte SW spezifischen, der Separatorvorrichtung nachgeordneten Vorrichtungen oder Verfahren zugeordnet sind. Der Benutzer kann dann bspw. an der Speicheranzeige 182 oder an einer weiteren, nicht dargestellten Anzeige die nachgeordnete Vorrichtung oder das nachgeord- nete Verfahren auswählen und der Speicher 180 stellt automatisch den entsprechenden Sollwert SW an der Einstelleinheit 138 bereit.

Claims

Ansprüche
1 . Separatorvorrichtung (1), umfassend eine Pumpe (2) mit einem Pumpenantrieb (4), eine Separatoreinheit (6) zum Separieren eines Mediums (M) in eine dünnflüssige Phase (F) und in eine dickflüssige Phase (A) und einen Antriebsmotor (8) zum Antreiben der Separatoreinheit (6), wobei die Separatoreinheit (6) ein Gehäuse (18) umfasst, das wenigstens einen Einlass (20) für das Medium (M), wenigstens einen ersten Auslass (22) für die dünnflüssige Phase (F) und wenigstens einen zweiten Auslass (24) für die dickflüssige Phase (A) aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses (18) ein stationärer Siebkörper (28), welcher einen Innenraum der Separatoreinheit (6) in eine Siebkammer (26) und in eine Filtrationskammer (42) trennt, und ein durch den Antriebsmotor (8) angetriebenen Rotor (30) innerhalb des Siebkörpers (28) angeordnet sind, und wobei im Betrieb das Medium (M) mittels der Pumpe (2) durch den Einlass (20) in die Siebkammer einritt und an einem Ausgangsabschnitt (40) der Siebkammer (26) als dickflüssige Phase (A) aus der Siebkammer (26) austritt, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (10), die mit dem Pumpenantrieb (4) der Pumpe (2) und dem Antriebsmotor (8) gekoppelt ist, wobei die Regeleinrichtung (10) eine Erfassungseinheit (12) zum Erfassen eines Istwerts (IW) eines Antriebswerts (AW) des Antriebsmotors (8), eine Vergleichereinheit (14) zum Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert (IW) und einem Sollwert (SW) des Antriebswerts (AW) des Antriebsmotors (8), und ein Regelglied (16) zum Erzeugen eines Ausganssignals (AS) basierend auf der ermittelten Abweichung und zum Ausgeben des Ausgangssignals (AS) an den Pumpenantrieb (4) aufweist, wobei das Ausgangssignal (AS) den Pumpenantrieb (4) veranlasst, eine Pumpendrehzahl zu verringern, falls der Istwert (IW) unter dem Sollwert (SW) liegt, und wobei das Ausgangssignal (AS) den Pumpenantrieb (4) veranlasst, die Pumpendrehzahl zu erhöhen, falls der Istwert (IW) über dem Sollwert (SW) liegt.
2. Separatorvorrichtung nach Anspruch 1 , aufweisend eine Benutzeroberfläche (136) mit einer Einstelleinheit (138) zum Einstellen des Sollwerts (SW).
3. Separatorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Benutzeroberfläche (136) mit der Regeleinrichtung (10) zum Bereitstellen des eingestellten Sollwerts (SW) an der Regeleinrichtung (10) gekoppelt ist.
4. Separatorvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Benutzeroberfläche (136) an einer Außenseite des Gehäuses (18) angeordnet ist.
5. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , wobei der Rotor (30) eine von einer kreiszylindrischen Form abweichende Form aufweist.
6. Separatorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Querschnitt des Rotors (30) eine geschlossene, konvexe Kurve (72) definiert.
7. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rotor (30) eine im Wesentlichen erhebungsfreie Rotorumfangsfläche (34) aufweist.
8. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rotor (30) schraubenförmig ausgebildet ist.
9. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (18) einen Deckel (56) zum Verschließen des Gehäuses (18) aufweist, und wobei der Deckel (56) an dem Gehäuse (18) verschwenkbar gelagert ist.
10. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rotor (30) ein im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper ist.
1 1. Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend eine Antriebswelle (62), die den Antriebsmotor (8) mit dem Rotor (30) koppelt.
12. Separatorvorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Antriebswelle (62) mit einem Nabenkörper (104) verbunden ist, der den Rotor (30) trägt, und wobei die Antriebswelle (62) und der Nabenkörper (104) eine erste Welle-Nabe-Verbindung (112) bilden.
13. Separatorvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Welle-Nabe-Verbindung (1 12) eine axial bewegliche Verbindung ist.
14. Separatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, aufweisend einen hohlen Achsendorn (114), durch den die Antriebswelle (62) verläuft.
15. Separatorvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Nabenkörper (104) an dem Achsendorn (114) gelagert ist.
16. Verfahren zum Einstellen einer Viskosität einer dickflüssigen Phase innerhalb einer Separatorvorrichtung, vorzugsweise innerhalb einer Separatorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts eines Antriebsmotors;
- Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors;
- Erhöhen einer Pumpendrehzahl eines Pumpenantriebs, falls der Istwert über dem Sollwert liegt; und
- Verringern der Pumpendrehzahl, falls der Istwert unter dem Sollwert liegt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, umfassend:
- Einstellen des Sollwerts im Verhältnis zu einer angestrebten Viskosität der dickflüssigen Phase.
18. Verfahren nach Anspruch 17, umfassend:
- Erhöhen der Viskosität der dickflüssigen Phase durch Erhöhen des Sollwerts.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, umfassend:
- Verringern der Viskosität der dickflüssigen Phase durch Verringerns des Sollwerts.
20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 19, umfassend:
- Bereitstellen des Sollwerts an einem Speicher.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, umfassend:
- Ansteuern des Antriebsmotors mit einem Antriebsmotorsteuergerät zum Wechseln der Drehrichtung des Antriebsmotors.
22. Regeleinrichtung zum Regeln einer Viskosität einer dickflüssigen Phase innerhalb einer Separatorvorrichtung, vorzugsweise innerhalb einer Separatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit
- einer Erfassungseinheit zum Erfassen eines Istwerts eines Antriebswerts eines Antriebsmotors,
- einer Vergleichereinheit zum Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem Sollwert des Antriebswerts des Antriebsmotors, und
- einem Regelglied zum Erzeugen eines Ausganssignals basierend auf der ermittelten Abweichung und zum Ausgeben des Ausgangssignals an einen Pumpenantrieb, wobei das Ausgangssignal den Pumpenantrieb veranlasst, eine Pumpendrehzahl zu verringern, falls der Istwert unter dem Sollwert liegt, und wobei das Ausgangssignal den Pumpenantrieb veranlasst, die Pumpendrehzahl zu erhöhen, falls der Istwert über dem Sollwert liegt.
23. Regeleinrichtung nach Anspruch 22, die dazu eingerichtet ist, den Sollwert über eine Benutzeroberfläche zu empfangen.
24. Regeleinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, die dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase zu erhöhen, falls ein Sollwert empfangen wird, der höher als ein zuvor empfangener Sollwert ist.
25. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, die dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase zu verringern, falls ein Sollwert empfangen wird, der geringer als ein zuvor empfangener Sollwert ist.
26. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, die dazu eingerichtet ist, einen an einem Speicher zwischengespeicherten Sollwert zu empfangen.
27. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, die dazu eingerichtet ist, die Viskosität der dickflüssigen Phase unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Antriebsmotors zu regeln.
28. Computerprogramm zur Steuerung der Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 22-27, wobei das Computerprogramm Programmcodemittel aufweist, eingerichtet zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , wenn das Computerprogramm auf einem Rechner der Regeleinrichtung ausgeführt wird.
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